【STA24】3Dプリント防水ケース作りその４＜Oリング溝丸溝が良い＞

STA２４の目玉は、防水ケースです。ここ３年、RTKシステムボックスを防水にできなかったため
上肢より上にシステムボックスを装着していたため、システムの装着手間が大変で、スキーを開始するまで
３０分以上かかってました。ST24では、ブーツつま先上に全システムとアンテナを設置するので、装着が非常に
簡単で、時間も数分で装着完了できる目的で防水ケースを設計してます。

●一発目の造形はダメだった。
最初は、大き目で作って回路基板がどのくらい余裕があるかをチェックできるように外径１４０ミリの
ポリゴン８角形のグランドプレーンの試作を作ってみました。

水漏れ写真

×漏れ対策１：ネジ締め圧力不足＝＞PLAで締め上げても、クリープ（時間とともに変形）して応力緩和されてしまう。
×漏れ対策２：Oリングが細いので、つぶしがたりないのではないか？＝＞ブチルテープを巻いて太らせても、水漏れは発生した。
●漏れの対策２：角溝とＯリングの接触が３ＤＰの表面が荒いので、水が凹凸を通過してしまう
＝＞コーキング剤をO溝に充填してOリングを載せて締めたら少しよくなったが完璧でない

◎以上の結果より
「３DP造形物は、表面がデコボコなので、Oリングとの密着が悪いからではないか？」
との推論をもって、２発目の造形をしました。

●2発目の造形は、ＯＫでした。
改良点１：溝の形状を●断面にして、圧縮率も３０％と最大圧縮代をとった。φ３．７ｍｍ径に対して、つぶし１．１ｍｍつぶす
改良点２：ネジ締め位置をＯリング溝のできるだけ近くで締め付けて、ＰＬＡの変形で圧力が逃げる影響を減らした。
改良点３：１発目はφ１４０ｍｍだったのをφ１２０ｍｍにして、小さくした

試験結果
水深１０ｍｍで１２時間漬けても、水漏れなし、今までの最高記録（ＰＬＡがクリープ変形するので、時間をおいてみないと水漏れがわからない）

アルミ板の上５ミリくらいまで水が浸かってます。

※２０２４年１月７日（３か月後の結果　防水試験をやりながら改良するのでか月単位でかかります）
いろいろ造形して、シール溝で防水試験やったきましたが、JIS規格のシール溝では、全然役にたちませんでした。３D造形物がJISレベルの物ではないからです。
原因１：表面粗さが粗いので、数十μｍも凹凸があればそこから水が浸透してしまう。
原因２：シールゴムをフタをネジ締めで圧着すると、全体が変形して、逆に隙間が発生してしまう場合があって
シール部の造形形状は、円柱状で均一な壁厚さにする必要がある。
原因３：シール部以外に、全体的に壁から水が浸透するので、防水剤の厚塗りが必須です
使った防水剤：パジコ(Padico) 粘土用塗料防水材ツヤなし 100ml 2944

●最終対策：結局あちこちで、隙間が発生するので、ゴムシールの面に、コーキング剤をベタ塗りして、２日ほど硬化ささせたシール面を作って、ようやく完璧な防水になりました。
使ったコーキング剤　コニシボンド変成シリコンコークQ チューブ 120ml グレー #04953

●３Ｄプリンタ造形の課題
①φ１４０高さ３０ミリだと７時間かかります。中実１００％なので、フィラメントも３５ｍも食うので、小さい造形にしないと大変な時間を食う。
②φ１２０で厚さ１０ミリで５時間まで短縮した。株の基板ケースは、できるだけ小さい四角で作って接着させたほうがいい
７時間は待ってられないので、５時間で中断して、水深１０ミリ程度の防水試験で初期防水性能をみました。

●考察
　今までJIS標準でのOリングの設計を学習してきましたが３DP造形物では、通用しませんでした。常識からはずれたモノづくりなので従来の常識的なアプローチでなく、原理からアプローチしていくことが重要だと
　今回改めて、感じました。
　防水の原理：隙間が１ミクロンでもあれば水漏れが発生する。
　隙間を減らす方法１：表面仕上げを上げて、平滑面をつくる＝＞今回も片面は３ミリのアルミ板で平滑面を確保してある。
　隙間を減らす方法２：シールと溝面にコーキング剤など充填剤をいれて、隙間を埋め＝＞後日やってみる

　隙間を減らす方法３：ゴムシールとの接触面積を増やす＝＞今回は、丸断面にすることで、面接触になったので、角溝の場合より密着防水効果があがった。