自作3Dパズル ～設計編～
我が家にも3Dプリンターが導入されたということで、色々作ってみたくなるお年頃。
で、色々作ってみたいといいつつ何を作ったものか？ ぶっちゃけ、便利なグッズとか作ろうにも、普通に１００均で買ってきた方が遥かに安くて上出来なものを手に入れられます。 自作するようになると、いかに１００均が価格破壊なショップなのかを実感できますね。
となると、オリジナリティあるものを作ってこその3Dプリンターの価値が生まれるということで、知育グッズとして3Dパズルを作っていきます。 生後２か月の時からバリバリ3Dパズルを解けるようにさせれば、天才に育つはず！！！
では、3Dパズルの設計していきます。
１．準備
・MagicalVoxel ephtracy.github.io
本来はマインクラフトだとかクラフトゲームのデザインに使ったりするツールなんですが、ブロックをつなげた形状での3Dパズルを作る場合、 こういうピクセルブロックを自由に組み合わせられるツールを使うと3DCADを使うよりもかなり楽に設計できます。
・3DCADツール
家庭向けの利用で無料で使えるソフトならこれ一択でしょう。 2020/10/1から機能制限が加わってしまいましたが、家庭向けの利用であればほとんど気にならないはず。
２．パズルの設計
２－１．プロジェクト下準備
とりあえず、簡単にイメージが沸く形状ということで、5x5x5マスの立方体が最終系となるようにMagicalVoxelを使ってパズルピースを作成していきます。 右上の数字のところを変更することで、キャンバスの最大サイズを定義できます。 また、初期ではブロックで埋まってるので、"Erase"を選択して、ブロックを全部消しておきます。
２－２．設計の基本思想
まずは好きに部品を作ります。MagicalVoxelの細かい使い方とかはggrks(死語
ただ、部品を作る上で重要な点としては、必ずXYZそれぞれの方向に対して、動きを制限され、1方向の動きでのみ外に向かって外すことが出来るような形状になっていること
どちらへも動けないような形状が重要です。
（11/27追記：ここの設計思想が誤りですね、１部品以外は他の部品でロックされるような形状にする必要があります）
部品１の例でいうと、それぞれの矢印に対して、別の部品が干渉して、"部品１"が外れないようにする形状にします。 と言っても、いまいち分かりにくいと思うので、部品１に隣接した部品２も適当に作ってみます。
こうすると、青い部品１を外そうとしたとき、View1で青い部品を左右に引っ張っても、上下に引っ張っても、紫の部品が干渉して抜くことが出来ず、View2で箱内部側（画像手前方向）にスライドさせることでのみ抜くことが出来ることが分かると思います。
２－３．ひたすら部品作成
これを各部品で同様に作っていき、1ピースのみ外側へ抜くことが可能なように作ることで、最終形の5x5x5の箱型になっても崩れないような組み合わせとなります。
3分クッキングばりにいきなり完成品が出てきますが、ここまで作り上げるのに半日以上費やしました。。。 （操作がFusion360と微妙に違ったりするせいで慣れるまで手間取るのなんの、困ったときの100均でブロック買った方が安いんじゃねーかと思いましたね）
２－４．設計検証
とりあえず適当に作ったのはイイものの、本当にこれで組み合わせられるのか、形状として成立しているのかを確かめる必要があります。 ここでグリグリ部品ごとに動かせるMagicalVoxelの便利なところが発揮。
まずは5x5x5に絞っていたキャンバスサイズを広げてあげて、移動できるようなスペースを作ります。 次に、ブロックを色分けしておくと、同じ色のブロックを全部選択できる機能があるので、これで選択、移動を繰り返してバラバラにしていきます。 （一気にバラバラにすると組み立てられなくなるので、適度にスクショ取りながらバラしていくことを推奨）
整合性チェック
そもそも部品が成立しているのかチェック。
組み立てチェック
あとはひたすらパズルをバーチャルで楽しみます。
組み立てる際に部品が貫通しないと到達できない位置に来る場合は整合が取れてないので、修正する必要あり。
これでOKなら、ひとまず3Dパズルの構想の設計は完成！
CADでの設計やプリントについては、次回以降に書いていきます。
