3D造形に使う素材について

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  3Dプリンター用のフィラメントにはいろいろな材質のものがあります。 PLA ,ABS ,PETG ,HIPS ,WOOD など目的により、使い分けをします。

       


3Dプリント用の樹脂素材として、HOBBYや商品サンプル製作などに一番使用されている樹脂素材の内、PLAフィラメント、ABSフィラメント、PETGフィラメントについて以下に紹介します。 これらのフィラメントは、さまざまなFDM (熱溶解積層法)3Dプリンターで使用されます。

    ・3Dプリントを初めてする人にとって、一番印刷しやすいのはPLAフィラメントの造形です。
    ・続いてPETGフィラメント、一番難儀なのがABSフィラメントの造形です。


それぞれのフィラメントには特性の違いがあり、造形の目的によりy使い分けますます。  例えば、
    @ PLAフィラメントは、装飾品などの造形
    A ABSフィラメントは、日用品や治具などの部品造形に
    B PETGはPLAとABSの中間の特性をもっています。



・フィラメントの素材により、3Dプリンターの @フィラメント押し出し温度 Aヒートベッドの温度 を変える必要があります。

【フィラメント保管上の注意】
  ・フィラメントは大変湿気を嫌います。 
   除湿密封した状態で商品化されています。 フィラメントは開封していなくても、購入後1年以内に使うよう注意してください。
  ・3Dプリンター用フィラメントにはフィラメントの直径がΦ1.75o、Φ2.85o、Φ3.00oなどの種類がありますが、ここではΦ1.75oのフィラメントを紹介しています。

PLA (ポリ乳酸樹脂)
☆最大の特長:優れたプリントの安定性

・3Dプリント用の樹脂素材として、HOBBYや商品サンプル製作などに一番使用されている 樹脂素材です。


・ABS樹脂の代替品として開発されたコーンなどを原料にした植物由来の樹脂素材です。

・優れている点:

   ☆ミス無く素早く目的の形に造形するに最適な素材です。

・劣っている点:

   ☆造形物の強度不足。 壊れやすく、熱に弱い。


・PLA素材はΦ1.7oのフィラメント状で、リールに巻かれています。 いろいろな色が選べます。


 【フィラメントの保管上の注意】 

 ・保管は除湿した状態で行う。 素材には湿気を吸収する性質がありますので、除湿した状態で保管してください。 

 ・特に素材が湿気を吸収しやすく、素材が劣化しやすいので、製造後概ね一年以内に使い切るようにしてください。

 【フィラメントの仕様】

 ・標準的なフィラメントの例
   Φ1.75o 直径誤差+-0.10o以内 (重量:2.5g/m) 
 ・高級なフィラメントの例
   Φ1.75o 直径誤差+-0.050o以内 (重量:3g/m)
 
 【3Dプリンターの温度設定】 ()は私の印刷設定値例です
 ・使用温度例:200〜230℃ (220℃)
 ・テーブル温度例:60〜80℃ (60℃)

ABS (ABSライク樹脂/レジン)
☆最大の特長:優れた機械的特性


・ABS樹脂のような、高強度・靭性などが求められる3Dプリント用の樹脂素材です。 日用品、治具・工具など幅広い用途で使用される3Dプリンター用材料です 

 また、3Dプリント後に切削などの機械加工ができ、ABS樹脂さながらの精度の部品を製作できます。


・優れている点:

   ☆耐久性にすぐれています。  ☆耐衝撃性に優れています。  ☆曲げ強度や、引っ張り強度があります。

     (応力のかかる部品、高強度・靭性が求められる部品で精度が求められる造形に向いています。)

   ☆耐熱性は70〜100℃程度です。  ☆酸やアルカリなど薬品による変化が少ない、耐薬品性があります。

・劣っている点:

   ☆プリント時の厳密な温度が求められる。 (熱収縮性が高く、3Dプリンターの造形時に造形が反ってしまいやすい。)

   ☆常に乾燥させる対策が必要です。 (フィラメントの吸湿防止を徹底してください。)


・ABS素材はΦ1.7oのフィラメント状で、リールに巻かれています。 いろいろな色が選べます。


 【フィラメントの保管上の注意】 

 ・保管は除湿した状態で行う。 素材には湿気を吸収する性質がありますので、除湿した状態で保管してください。 

 ・特に素材が湿気を吸収しやすく、素材が劣化しやすいので、製造後概ね一年以内に使い切るようにしてください。
 【フィラメントの仕様】

 ・標準的なフィラメントの例
   Φ1.75o 直径誤差+-0.10o以内 (重量:2.5g/m) 
 
 
 【3Dプリンターの温度設定】 ()は私の印刷設定値例です
 ・使用温度例:230〜270℃  (240℃)
 ・テーブル温度例:80〜120℃ (100℃)

 【ABS樹脂を上手に3Dプリントするヒント】
   特にABSは印刷中に反りが発生しやすい素材です。 
 @テーブルからはがれやすいので、市販の3Dプリンター用プラットフォームシートを貼る。
 A3D印刷部の温度変化を少なくするため、発砲スチロールなどでプリンターを囲む。
    (印刷中の室内温を常時55℃くらいに保持する)
 B造形物がヒートベッドに接する面積を極力最小にする。
 C部屋の湿度を下げ、ファイラメントも十分乾燥させる。
      (専用の乾燥BOXが市販されています。)
 D冷却ファンは動作させない(無効にする)

PETG (ポリエチレンテレフタレート)
☆最大の特長:機械的特性に優れ、さらに優れたプリント安定性があります


・PETGは、もともとペットボトルの材料として知られるPETの改良版です。 PETGはPETよりも丈夫で耐衝撃性に優れる

 3Dプリント用素材です。 

         ☆PETGはPLA樹脂とABS樹脂両方の優れている特性を持っています。


・優れている点:

   ☆3Dプリンター用PETGフィラメントは強度と造形安定性にすぐれる素材です。 また、強度や耐衝撃性も強く、

     優れたプリント特性があります。 耐熱性は80℃程度です。

   ☆半透明で光沢があり、見た目がきれい。 印刷時の反りやゆがみが少ない。

   ☆ABSより耐候性がよく造形物の屋外使用に適する。

・劣っている点:

   ☆PETに比べて印刷表面が傷がつきやすく、UV光にあたると弱くなります。


・PETG素材はΦ1.7oのフィラメント状で、リールに巻かれています。 いろいろな色が選べます。


 【フィラメントの保管上の注意】 

 ・保管は除湿した状態で行う。 素材には湿気を吸収する性質がありますので、除湿した状態で保管してください。 

 ・特に素材が湿気を吸収 、素材が劣化しやすいので、製造後概ね一年以内に使い切るようにしてください。

 【フィラメントの仕様】

 ・標準的なフィラメントの例
   Φ1.75o 直径誤差+-0.10o以内 (重量:2.5g/m) 
 
 
 【3Dプリンターの温度設定】
 ・使用温度例:220〜250℃
 ・テーブル温度例:70〜80℃

 【ABS樹脂を上手に3Dプリントするヒント】
 @テーブルからはがれやすいので、市販の3Dプリンター用プラットフォームシートを貼る。
 Aフィラメントの吸湿や高いノズルの温度などによって、3Dプリント中に糸を引く現象が
   起きる可能性があります。 フィラメントの除湿、ノズル温度が高すぎないように
   注意してください。
 BPETGはABSフィラメントのような反りが起きにくいため、押出ノズルに冷却ファンが
  ついている場合は、クーリングオンでの印刷がおススメです

【フィラメントの機械的強度の例  (PolyMax PETG)】
  ・ヤング率:1523±50(MPa)
  ・引張強度:31.7±0.1(MPa)
  ・曲げ強度:58.3±4(MPa)
  ・シャルピー衝撃強度:9.7±2.6(kJ / m 2)