- 発行日 2024年4月26日
- 最終変更日 2024年4月26日
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3Dプリンター用フィラメントの種類
3Dプリンター用のさまざまなフィラメントタイプについて、素材別の最適な用途を含め、ポイントを紹介します。
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3Dプリントは、迅速で正確なモデリングやプロトタイピング、エンジニアリングのあらゆる分野で信頼される製造手段となっています。
しかし、フィラメントにはまだ幅広い選択肢があり、それぞれに長所と短所があります。以下にそれらを見ていきましょう。
3Dプリントにおけるフィラメントとは?
フィラメントは熱可塑性プラスチックの一種であり、熱を加えると液体になり、冷えると固体になる物質です。3Dプリントでは、フィラメントはスプールに長い束で入っており、それを3Dプリンターに送り込みます。プリンター内でフィラメントは加熱され、その状態でプリントベッドに堆積されます。次に、次の層のフィラメントが堆積され、これを繰り返すことで3次元形状が形成されます。
3Dプリンター用フィラメントの種類
プラスチックにはさまざまな種類があり、それぞれに特性が異なります。同様に、3Dプリントに使用できるフィラメントも多様であり、それぞれの素材には異なる特性があります。各素材は、温度耐性、化学反応性、溶解性、食品の保存や調理に対する安全性などの特性が異なります。
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PLAフィラメント
PLAフィラメントとは
PLAフィラメントは、ポリ乳酸(Polylactic Acid)の略称で、3Dプリント技術が誕生して以来、広く使用される標準的なプラスチックです。実際、多くの市販の3Dプリンターは、PLA専用に設計されています。現在、市場で販売されているフィラメントの中で、PLAは圧倒的な人気を誇ります。
3Dプリント用のPLAフィラメントは、模型や実生活で機械加工や鋳造されるオブジェクトのデモデザイン、一般的な家庭用オブジェクトなど、ほとんどの日常的な用途に適しています。また、安価なため、3Dプリントの技術を学んだり教えたりするのにも便利であり、他のより専門的な材料で3Dプリントされたオブジェクトのプロトタイプのサイズを決めるのにも適しています。
この素材は、標準的なプラスチックの色からメタリック、木材、蛍光色、透明な3Dプリント用フィラメントのような専門的な効果まで、さまざまな色で利用できるため、広く愛用されています。
PLAフィラメントの主な欠点は、一度固まると脆くなることです。落とすと粉々になったり、曲げすぎると折れたりすることがあります。しかし、フィラメントを選ぶ際にこの弱点を考慮し、設計や使用に注意を払えば、問題になることはほとんどありません。
PLAフィラメントの原料は?
PLAフィラメントはポリ乳酸、別名ポリラクチドからできています。工業的には人工的に合成されたものですが、牛乳の産物である乳酸から作られたプラスチックです。
**PLAフィラメント1kgの長さは? **
PLAフィラメントの長さは、直径と密度によって異なりますが、一般的な直径1.75mmのPLAフィラメント1kgの長さは約300メートル、直径2.85mmのPLAフィラメント1kgの長さは約120メートルとされています。
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ABSフィラメント
ABSフィラメントとは?
ABSフィラメントはアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(Acrylonitrile Butadiene Styrene)の略で、フィラメント素材の中で2番目に人気のあるタイプです。ABSは、レゴブロックの材料としても広く使われているプラスチックですので、多くの人がABSを扱った経験があるかもしれません。そのため、適切に設計されれば丈夫な素材であることは周知の事実ですが、特定の条件下、特にねじれたり、押しつぶされたり、最適に設計された形状に反してストレスがかかったりすると、破壊される可能性があります。
ABSフィラメントとPLAの比較
ABSフィラメントとPLAフィラメントは、強度やコストの面ではかなり似ていますが、一般的にABSは強度、耐久性、および製造の精度において、特により鋭いコーナーを作る能力など、いくつかの点で優れていると考えられています。ただし、ABSはより高いノズル温度とプリントベッド温度を必要とし、冷却する際に反りやすいという特性があります。これは、PLAには見られない現象です。つまり、ABSはより専門的な材料であり、扱うためにはより高い専門知識が必要です。ABSは確かに丈夫ですが、簡単にプリントできるという利点を犠牲にしてまで丈夫さを求める必要はありません。
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PETGフィラメント
PETGフィラメントとは?
PETGフィラメントは、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylene Terephthalate Glycol)の略称であり、一般的な用途のプラスチックであるPETの改良版です。PETは一般的なプラスチックであり、様々な用途に使用されていますが、3Dプリントには適していませんでした。しかし、PETGは新しい開発であり、Gはグリコール(Glycol)の改質を意味します。この改良により、PETGは3Dプリント用フィラメントとして非常に優れた性能を示し、人気が高まっています。
PETGフィラメントの使用方法
PETGフィラメントの使用方法は一般的に、PLAと同様ですが、ノズルとベッドの温度を少し高めに設定することが推奨されます
PETGフィラメントとPLAの比較
PETGフィラメントとPLAの比較ですが、両者共に安価で使いやすく、使用温度範囲も似ています(ただし、PETGの最適温度は若干高めです)。大きな違いは柔軟性で、PETGはPLAに比べてかなり柔軟です。そのため、プロトタイピングや模型製作以外にも実際に使用される製品での用途に適しています。
TPEフィラメント
TPEフィラメントは、「熱可塑性エラストマー」(Thermoplastic Elastomer)として知られ、柔軟性と弾力性に富んだ素材であることが特徴です。TPEの模型は落としても壊れにくいですが、重力の影響でたわんでしまうことがありますので、自立する複雑で詳細な模型には向きません。プリントは難しい場合もありますが、マットや保護ケース、ワッシャーのような柔らかい部品には最適です。
ナイロンフィラメント
ナイロンフィラメントは、1920年代に開発された最も古いプラスチックの一つであり、釣り糸からネジのような強靭な加工部品まで、幅広い用途で利用されています。ナイロンの3Dプリンター用フィラメントは、PLAよりも高いノズル温度とベッド温度を必要とし、すべての卓上プリンターが対応できるわけではありませんが、丈夫で柔軟性があり、弾力性のあるプラスチックになります。興味深い特徴の一つは、プリント前またはプリント後に染色できることです。
ポリカーボネートフィラメント
ポリカーボネートフィラメント(PC)は非常に強い素材であり、衝撃や100℃以上の高温にも耐えることができます。ただし、非常に高いノズル温度(約300℃前後)が必要です。
ウッドフィラメント
3Dプリンター用ウッドフィラメントを使用すると、比較的リアルな木材の質感を再現することができます。木目に似た層があるため、驚くほどリアルに見えますが、構造的な強度はありませんので、展示目的にのみ使用することが推奨されます。
金属フィラメント
金属フィラメントは、金属粉末をPLAに混ぜたもので、モデルにメタリックな仕上げを与えることができます。銅、銀、真鍮などの色合いがあり、ピューターやアルミニウム、古びた真鍮のような鈍いメタリックな仕上げが可能です。
最適な3Dプリンター用フィラメントは?
フィラメントの選択は、審美性、使いやすさ、耐荷重性、柔軟性、コストなど多くの要因によって決まります。現時点では、PLAがそのバランスの取れた性質から、最高のオールラウンダーとされています。PLAは安価で扱いやすく、適度な強度と精密な完成品が得られるため、一般的な用途に適しています。しかし、PLAでは高耐荷重な用途には適しません。
最も柔軟な3Dプリンター用フィラメント
柔軟性を重視する場合は、TPEが優れています。TPEの完成品は、ゴムのようにしなやかで、伸縮自在な形状をしているため、切ったり大きく伸ばしたりしても実質的に壊れません。
最も強度の高い3Dプリンター用フィラメント
強度を求める場合は、ポリカーボネートがおすすめです。ポリカーボネートは非常に強い素材であり、衝撃や高温に耐えることができます。ただし、一般消費者向けの3DプリンターではPCプリント用に設定されていない場合があるため、注意が必要です。必要に応じて、3Dプリンターをアップグレードすることを検討する必要があります。