3D印刷物
部品の用途によって最適な3Dプリント材料が決まります。PLAとABSはプロトタイプ製作に適しています。SLSナイロンやエンジニアリング樹脂は機能部品に使用されます。金属プリントは高性能な産業用途に使用されます。材料と性能要件を比較検討した上で、適切なプロセスを選択してください。
3D材料の理解は、特に部品がコンセプトモデルから実用的な用途へと発展していく過程で重要になります。PLA製の視覚的なプロトタイプは机の上では見栄えが良いかもしれませんが、加熱するとひび割れたり軟化したりします。どの材料がどのような要求に対応できるのかを知ることが重要です。
Boda Techは完全な 3Dプリントサービス材料選定から最終生産まで、カスタム 3D印刷 プロジェクト。試作品にプラスチックを選ぶ場合でも、機能部品に金属を選ぶ場合でも、当社のチームはお客様の用途に最適な材料と加工方法の選定をお手伝いします。
3Dプリンティングにはどのような材料が使用できますか？
3Dプリンティングで使用される材料は、一般的に2つの主要なカテゴリーに分けられます。 3D プリント プラスチック (NAIST) と 金属の 3D プリント.
熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂：根本的な違い
材料を比較する前に、3Dプリンティングに用いられる主要な2種類のプラスチックについて理解しておくことが重要です。
熱可塑性プラスチック:
- 複数回溶融・再凝固が可能。FDM方式およびSLS方式の3Dプリンティングで使用されます。例としては、PLA、ABS、PETG、ナイロン、TPUなどが挙げられます。
- 自動車業界では、クリップやブラケットにナイロン熱可塑性樹脂部品が使用されている。これは、設計変更が必要になった場合でも、この材料を再溶解できるためである。
- スクラップ材を再加工できるため、リサイクルを重視する生産現場で好まれる。
熱硬化性樹脂:
- 紫外線または熱によって永久的に硬化し、再溶解することはできません。SLA樹脂は熱硬化性樹脂です。あらゆる方向で均一な強度を持つ、滑らかで等方性の部品を製造できます。
- 歯科技工所では、永久的な硬度と寸法安定性が非常に重要であるため、手術用ガイドにSLA熱硬化性樹脂を使用しています。
- 耐熱性や表面品質に妥協できない用途、例えば宝飾品の鋳造パターンなどにおいては、熱可塑性樹脂よりも優れている。
新興材料:
以下に、新たに登場した3Dプリンティング材料をいくつか紹介します。
- 植物由来のPLAブレンドなどの生分解性熱可塑性樹脂は、包装材や消費財の分野で普及が進んでいる。
- 炭素繊維強化ナイロンは、リサイクル性と金属に近い剛性を兼ね備えており、航空宇宙やロボット工学分野で使用されている。
- セラミックを充填した熱硬化性樹脂は、極めて高温の産業用途向けに開発されている。
FDM 3Dプリント材料
FDMプリンター用フィラメント
FDM方式は、熱可塑性樹脂を溶融させ、層状に堆積させる方式です。これは最も手頃で利用しやすい印刷方法であり、シンプルな機能部品や基本的なプロトタイプの製作に適しています。
ABSとPLAの比較
これは、FDM材料を選択する際に最も一般的に用いられる比較方法です。
PLA FDM方式で印刷する素材の中でも、最も扱いやすい素材の一つです。生分解性があり、無臭です。視覚的なプロトタイプやコンセプトモデルに最適です。弱点は耐熱性が低いこと（約60℃で軟化する）と、衝撃に弱いことです。
視覚的なプロトタイプやコンセプトモデルに最適です。耐熱性が不要なデスクトッププロトタイピングにはPLAをお選びください。
ABS 最高100℃までの温度に耐えることができます。機械的ストレスがかかる機能プロトタイプに最適です。加熱式プリントベッドの必要性と適切な換気の確保との間でトレードオフが生じます。
機械的ストレスがかかる機能プロトタイプに最適です。部品が100℃までの温度に耐える必要がある場合は、ABS樹脂を選択してください。
ABS樹脂やPLA樹脂は、量産部品には最適な選択肢ではありません。機械的性能の面では、エンジニアリング樹脂やSLSナイロンの方が優れています。
その他の主要なFDM材料
| 材料 | キーのプロパティ | ベスト |
| PETG | 食品に安全で、耐薬品性、耐湿性に優れたオプション | 防水仕様のスナップフィット式部品 |
| ナイロン | 耐熱性、強度、柔軟性 | 耐摩耗性機能部品 |
| TPU | 柔軟性、衝撃吸収性 | 柔軟なプロトタイプ、振動減衰 |
| コンポジット | ガラス繊維で強化された非常に硬い炭素繊維 | 治具と固定具は構造部品である |
FDM方式における大きな制約の一つは異方性です。層間の接着により方向性のある弱点が生じます。部品に方向性のある荷重がかかる場合は、印刷方向が重要になります。
SLA 3Dプリンティング材料
SLA 3Dプリント材料
SLAは、レーザーを用いて液体樹脂を硬化させるプロセスです。このプロセスは、あらゆるプラスチック印刷方法の中で、最も高い表面品質、最も厳しい公差、そして最も高い解像度を実現します。層間の化学結合により、部品は等方性になります。
SLA樹脂の分類
SLAは広く使用されている 3D印刷材料用途に応じて異なる種類がある。
- 汎用樹脂： 滑らかでマットな質感のため、コンセプトモデルやビジュアルプロトタイピングに適しています。
- エンジニアリング 樹脂ABS樹脂とHDPE樹脂の特性を模倣するように設計されています。これらの樹脂は、圧縮、曲げ、衝撃に耐えることができます。ハウジング、筐体、コネクタは標準仕様です。
- 硬質樹脂最大限の剛性を確保するため、ガラスまたはセラミックが充填されています。治具や固定具、および空気の流れを確保するための高温部品に使用されます。
- 様々な (NAIST) と エラスティック 樹脂：シリコーンやゴムのような特性を持ちます。これらの樹脂は、破断することなく繰り返し曲げることができます。医療機器の試作品に最適です。
- ハイ–温度 樹脂加熱しても形状を維持します。金型やインサート、および熱にさらされる部品に使用されます。
- Biocompatiblへ 樹脂材料の安全性が求められる歯科および医療用途向けに設計されています。
SLAは、あらゆるプラスチック印刷方法の中で最も多くの材料選択肢を持っています。選択された樹脂は、 用途における機械的および熱力学的要求を満たすように設計されています。コンセプトモデル、ビジュアルプロトタイプ、筐体、エンクロージャー、機械部品などに最適です。
SLS 3Dプリント材料
SLS材料
SLSは、熱可塑性樹脂、ナイロン、金属粉末など、さまざまな材料を使用します。未溶融粉末が印刷中に部品を支えるため、サポート構造は必要ありません。 複雑な形状に対応する、比類のない設計の柔軟性。 SLSの標準材料はナイロン12です。耐衝撃性、強度に優れ、湿気、紫外線、化学薬品に対しても安定しています。機能的なプロトタイプと最終製品部品の両方に最適な素材です。
ナイロン11はナイロン12よりも剛性が高いが、弾性も優れている。そのため、剛性よりも靭性が重要な用途に適している。 構造的な剛性が求められる用途には、ガラス繊維または炭素繊維で強化されたナイロン複合材が利用可能です。SLS用のTPUは、優れた耐紫外線性と衝撃吸収性を備えた、柔軟なゴム状の部品を作り出します。 SLS成形部品の機械的性能は、射出成形部品と同等です。表面仕上げは、タンブリングや染色などの後処理によって改善できます。
今すぐプロリアンをお試しください!
金属3Dプリント材料
3Dプリント用金属
金属3Dプリンティングは、主に航空宇宙、自動車、医療業界で利用されています。DMLS（直接金属レーザー焼結）とSLM（選択的レーザー溶融）プロセスでは、金属粉末を層状に積層して融合させることで、従来の機械加工では再現が難しい高強度部品を製造します。
3Dプリンティングによく使用される金属には、以下のようなものがあります。
- チタンは、航空宇宙分野や医療用インプラント部品において、軽量で強度が高く、耐熱性に優れた部品として使用されています。
- ステンレス鋼は、耐腐食性と高強度が求められる工業部品に使用されます。
- アルミニウム製の軽量構造部品および熱管理部品
- ニッケル合金は、高温タービン部品やエンジンに使用されている。
- 金型や鋳型、および高耐摩耗工具用の工具鋼
金属への3Dプリントは、プラスチックへのプリントよりも高価です。より低価格で金属のような特性が必要な場合は、電気めっきやSLAパターンを用いたプラスチック部品の鋳造を検討してください。
最適な3Dプリント材料の選び方とは？
以下に、適切な3Dプリント材料を選択するための基本的な手順を示します。
ステップ1：パフォーマンスレベルを決定する
低性能
- 機械的な要求はなく、視覚的なモデルまたは適合性テストのみ
- 適切な材料：PLA樹脂または一般的なSLA樹脂
- 使用例：デザイナーが、見た目や手へのフィット感を確認するためだけに、スマートフォンケースの試作品を3Dプリントする。強度は必要ないため、基本的なSLA樹脂で十分である。
平凡なパフォーマンス
- 実際の生産部品と同じように動作しなければならない機能的なプロトタイプ
- 適切な材料：ABS樹脂、エンジニアリングSLA樹脂、またはSLSナイロン
- 使用例：エンジニアがバルブハウジングのプロトタイプを3Dプリントし、量産開始前に軽度の圧力下でテストを行い、組み立ての適合性と基本的な機能を確認します。
高性能
- 長期にわたる摩耗、熱、化学物質への曝露、または周期的な負荷にさらされる部品
- 適切な材料：SLSナイロン複合材またはエンジニアリングSLA樹脂
- 使用例：あるメーカーが、熱サイクル、振動、およびエンジンオイルとの接触に耐えなければならない、ボンネット下の自動車部品用のブラケットを3Dプリントする。
ステップ2：特定の材料特性を一致させる
性能レベルを決定したら、部品に適した材料を選択してください。
- 耐衝撃性：FDM方式ではABS樹脂、SLA方式ではナイロン、またはナイロン11もしくは12などの高強度樹脂。
- 柔軟性：TPUはFDM、SLA、またはSLSで使用できます。
- 耐熱性：高温または硬質のSLA樹脂。SLS用ナイロン12
- 耐薬品性：FDM用PETG、SLA用硬質樹脂、SLS用ナイロン
- 剛性：高剛性SLA樹脂、SLSナイロン複合材、FDM炭素繊維複合材
ステップ3：プロセスのトレードオフを検討する
材料とプロセスは相互に依存しています。SLAは、厳しい公差、滑らかな表面仕上げ、そして幅広い材料に対応できるプロセスです。内部形状がより重要な場合は、SLSが推奨されるプロセスです。主な材料はナイロンです。
今すぐプロリアンをお試しください!
材料選択の間違い
まず材料を選び、次に用途を定義します。性能要件が最優先されます。材料は、部品に求められる機能に応じて選定されます。
- FDM部品の設計において異方性を無視すると、FDMの積層痕が方向性の弱点を生み出す。荷重がかかるFDM部品は、製造前に向きを調整する必要がある。
- 動作温度の計算ミス。PLAは、自動車の内装、工業環境、その他の用途で一般的に超える温度まで加熱されると軟化します。必ず実際の動作条件と熱変形温度を比較してください。
- 鋳造で十分な場合は、金属3Dプリンティングを選択すべきです。SLA方式の精密鋳造パターンを使用すれば、多くの用途において、より低コストでより速い速度で金属部品を製造できます。
結論
3Dプリンティングプロジェクトにおいて最も重要なのは、適切な材料を選ぶことです。FDMプラスチック、SLA樹脂、SLSナイロン、そして金属といった材料特性と性能要件を一致させる能力が、実際の使用における部品の成否を左右します。
Boda Techのチームは、主要なプロセスと材料の種類すべてにおいて豊富な経験を有しています。最適な選択肢をご提案し、高額な再印刷を回避することでコスト削減をお手伝いいたします。 お問い合わせ 次のプロジェクトで使用する材料の選定について話し合うため。
よくある質問
機能部品を3Dプリントするのに適した材料は何ですか？
主な選択肢は、SLSナイロン12、エンジニアリングプラスチック、および硬質SLA樹脂です。選択は、用途における機械的、熱的、および化学的要件に基づいて行われます。
FDM方式とSLA方式のプラスチックの違いは何ですか？
FDMフィラメントは溶融後に再固化する熱可塑性樹脂です。SLA樹脂は熱硬化性樹脂で、紫外線に照射されると永久的に硬化します。SLAで造形された部品は表面が滑らかで、より等方性です。FDMで造形された部品は異方性を持つ場合があり、基本的な用途であればより手頃な価格で入手できます。
機能プロトタイプ用の3Dプリント材料を比較する上で、どのプロセスが最も適していますか？
SLAエンジニアリング樹脂とSLSナイロンはどちらも強度のある機能的なプロトタイプを製造します。SLSは複雑な形状に対してより優れた設計の自由度を提供します。SLAはより高い表面品質とより広い範囲を提供します。 材料特性。
3Dプリンティングを用いて自動車部品を製造するのに最適な材料は何ですか？
自動車部品においては、耐熱性、耐振動性、耐機械的ストレス性に優れているため、SLSナイロン12がよく用いられます。エアダクト、クリップ、ブラケット、ボンネット下の部品などに使用されています。一方、外観やディスプレイ用の部品には、SLA樹脂を用いることでより滑らかな仕上がりを実現できます。
医療機器に最適な3Dプリント材料は何ですか？
SLAエンジニアリング樹脂は、滑らかで精密な部品を製造できるため、医療分野で広く使用されています。生体適合性のある樹脂は、手術ガイドや歯科模型などの用途に利用できます。SLSナイロンは、その強度と柔軟性から、人工装具の部品にも使用されています。