皆さんこんにちは。本日は自作の磁気浮上 / 3Dプリント / F-16 (SD ver.) モデルをご紹介します。
記事の中では、実際に磁気浮上モジュールを使用した感想、製作過程、そして近年価格が手頃になってきた多色（マルチカラー）3Dプリンターの使用感についてご紹介します。
まずは完成写真をご覧ください。
[磁気浮上モジュール]
以前からずっと磁気浮上モジュールで遊んでみたくて、自作のビークルモデルを浮かせてみたいと思っていました。最近ちょうど多色3Dプリンターに買い替えたこと、そして磁気浮上モジュールの価格も以前ほど高価ではなくなったことから、今回の挑戦に至りました。
上の写真のような基板がむき出しのものが、ハンダ付けと微調整が済んだ状態の磁気浮上モジュールです。この他に、材料のみが販売されていて、自分でハンダ付けや微調整が必要なバージョンもあります。（初めて使用する場合は、ハンダ付けと調整が済んでいるものを購入することを強くお勧めします）
簡単に原理をご紹介します。
磁気浮上装置は、磁石の引力と斥力のバランスによって、中央の磁気コアを浮遊させる仕組みです。
磁石を手に取ったことがある方ならご存知かと思いますが、反発し合う2つの磁石の磁極を垂直に重ねて持ち、手を離した瞬間に磁力が十分強ければ上の磁石を押し返すことができます。しかし、ただ上下に配置しただけでは、上の磁石はすぐに水平方向の引力の不均衡によって落下してしまいます。
磁気浮上モジュールの最も重要な部分は、中央にある4つの、電力によって磁力の強弱を調整できる電磁コイルと、中央で磁気コアの位置を検出するホールセンサーにあり、これらが水平方向の引力を平衡に保ちます。
ホールセンサーの感知によって、現在中央の磁気コアがどちらの方向にずれているかを知ることができます。右にずれれば、右側の電磁石の磁力を少し強めて反対方向に押し返し、左にずれれば左側が押し戻します。このようにして、強力な磁気コアの位置を常に微調整し、中央に保つことができるのです。
ですので、この装置を使って磁気浮上モデルを製作するには、いくつかの制約があります。
1. 磁力の強度の関係で、浮上する高さには限界があります（約5cm前後）。
2. 耐荷重に限界があります（上の写真のモジュールは約500g、より大きなバージョンでは1kgまで対応）。
3. 磁気コアを台座としてモデルを上に置く場合、重心が高すぎると転倒する可能性があるので注意が必要です。モデルで磁気コアを覆う場合は、磁気コアを収めるのに十分なスペース（直径20mm×高さ20mmの円盤状）を確保する必要があります。
上記の制約を考慮し、最終的にずんぐりとしたSD版のF-16を選びました。これにより、機体腹部に磁気コアを隠す十分なスペースを確保でき、モデル全体が大きくなりすぎることもありません。
[モデリング]
明確な方向性が決まった後、モデルの作成に着手しました。F-16の流線的な空力フォルムは、誕生から半世紀近く経った今日でも、なおクラシックな傑作です。
その流線的な感覚を可能な限り維持するため、私は通常頭身のF-16からモデリングを始めました。
設計図に沿って少しずつ調整していきましたが、航空機の流線的なフォルムは予想以上に扱うのが困難でした。
短縮を始め、なんとかずんぐりとして、少し奇妙なプロポーションのバージョンをひねり出しました。
修正と調整を繰り返し、頭部（コックピット）を強調し、四肢（主翼）を短くすることで、徐々に理想的な形状に近づいていきました。
最終的に決定した三面図です。台湾のF-16の特徴に合わせて、尾翼に太陽神のマーキングを追加しました。
[多色3Dプリント]
完成品をできるだけ簡単にプリントできるようにしたかったので、従来のモデルでは加工が必要だった模様、スミ入れ、塗装といった部分を、直接3Dプリンターで処理することにしました。従来の技法を超えることは期待していませんが、それでも見栄えの良い視覚効果が得られれば十分だと考えました。
そのため、作業が一定の段階（ラインの処理を始める頃）に進んだところで、まずいくつかの小さなパーツをテストプリントし、色分けプリントがどこまでできるのかを試してみました。
色分けテスト：2色が非常によく融合しており、垂直および水平の彫刻線もはっきりと確認できます。
F-16の機体には濃淡のはっきりした塗装が施されています。この特徴を塗装なしで再現する場合、従来の単色プリンターでは、パーツを別々にプリントし、加工後に接着する必要がありました。しかし、それではどうしても加工の痕跡が残り、上の写真のような理想的な仕上がりにはなりません。
精細度テスト：従来の製作方法では同様に筆塗りやデカールで処理する必要がありますが、多色プリントでもそれに近い結果を得ることができます。
ここまでくれば、いよいよプリントを開始できます。多色プリントは予想以上に時間がかかりましたが（理由は後述）、ここに完全なプリントと製作の動画を添付します。
[まとめと感想]
磁気浮上モジュールは非常に面白いアイテムです。自作モデルを作る予定がなくても、台座バージョンが提供されており、フィギュアなどを直接乗せて楽しむことができます。お子さんがいる家庭では、教育的な教材にもなります。ただ、現状ではタオバオ（淘宝網）での取り扱いが主流で、購入がやや面倒なのが難点です。
また、強力な磁石の吸引力は（非常に）強いため、注意が必要です。初めて試す際には、うっかり磁石同士が猛烈な勢いで衝突してしまうことがよくあります。操作時には破損や怪我を避けるため、くれぐれもご注意ください。
現在、シングルヘッドの多色プリントにおける最大の欠点は、個人的にはフィラメントの浪費と、所要時間の大幅な増加にあると感じています。FDM方式のプリンターは、一層ずつ材料を積み重ねて造形します。同じヘッドで同一層に異なる色をプリントするためには、色を切り替える際に、ヘッド内に残っている前の色のフィラメントを完全に排出しなければなりません。そうしないと、前の色が次にプリントする色に混ざってしまいます（水彩画で色を変えるときに筆を洗うのと同じです）。
そして、この動作は色を切り替える必要があるすべての層で発生します。そのため、もともと単色で10分かかっていたモデルが、多色では1時間かそれ以上かかることもあります。単色で10gのフィラメントが必要だったものが、多色では50g以上必要になる可能性もあります。
しかし、現段階での欠点を差し引いても、その多色という特性は、DIYメーカーにとって製作計画におけるパーツ分割や後処理の手作業を大幅に削減できるため、依然として非常に強力な進歩であると言えます。
[おわりに]
この記事を書いている現在、マルチヘッド（多噴頭）の機種も間もなく登場します。初期の単色機からずっと使い続けてきた者として、この絶え間なく進歩する技術がもたらす利便性を深く感じています。
近い将来、誰もがプリンターを使うように簡単な操作で、自身の3Dデジタル作品を現実のものにできる日が来ることを期待しています。