3Dプリンターフィラメントの説明

適切なフィラメントを選択する方法

3Dプリンターを選択した後、最初に決定する必要があるのは、使用するフィラメントの種類です。 数十種類がありますが、色の数はさておき、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、炭素繊維、舌がねじれた熱可塑性エラストマーなど、一連の化学的に聞こえる名前が浮かび上がっています。 それらは、ABS、PLA、HIPS、CPE、PET、PETT、TPE、PVA、およびPCTPEの頭字語の目まいがするほど多様です。 しかし、このアルファベットスープにがっかりしないでください。 一般的に使用されているのは数種類のみで、メーカーは柔軟性（NinjaTekのNinjaflexやPolymakerのPolyflexなど）や強度（Makerbot、XYZprintingなど）のフィラメントの本質的な品質をほのめかして、よりわかりやすい名前を避けて過度にオタクなモニカーを避ける傾向があります、Ultimakerはすべて、Tough PLAと呼ばれるフィラメントを販売しています。

フィラメントの基本

3Dプリンティングで使用されるフィラメントは 熱可塑性 プラスチック で あり、加熱すると燃やされるのではなく溶融するプラスチック（別名ポリマー）であり、成形すると成形され、冷却すると固化することができます。 フィラメントは、プリンターの押出機アセンブリの加熱チャンバーに供給され、そこで融点まで加熱され、押出機アセンブリが移動するときに金属ノズルから押し出され（噴出され）、3Dオブジェクトファイルにプログラムされたパスを作成して作成し、レイヤーごと、印刷オブジェクト。 ほとんどの3Dプリンターには単一の押出機がありますが、異なる色または異なるフィラメントタイプでオブジェクトを印刷できるデュアル押出機モデルがいくつかあります。

プラスチックフィラメントを使用した印刷プロセスは、 溶融フィラメント製造 （FFF）または 溶融堆積モデリング （FDM）と呼ばれます。 それらは同じものです。 FDMの頭字語は3D印刷のパイオニアであるStratasys Corp.によって商標登録されているため、他のメーカーがプリンターの技術を説明するために独自の名前を作成しました。 FFFが流行しました。 一部のメーカーのパンフレットを除き、今日でも、名前は同じ意味で使用されています。

フィラメントは、0.5キログラムから2キログラムの範囲の重量でスプールで販売されています。 フィラメントには、1.75ミリメートルと3ミリメートルの2つの太さがあります。 （後者は、実際には約2.85ミリメートルのやや細めです。）フィラメントの大部分は1.75ミリメートルタイプです。 UltimakerとLulzBotは、プリンターがより厚いサイズを使用する数少ないメーカーの1つです。 ほとんどの場合、重量はメートル単位でリストされます。

次に、いくつかのより一般的で重要なフィラメントタイプを見てみましょう。

ダイナミックデュオ：ABSとPLA

最も一般的なフィラメントの種類は、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ABS）とポリ乳酸（PLA）です。 最も基本的な3Dプリンターは、これらのフィラメントのみを使用するように設計されています。 彼らの魅力の一部は、彼らが比較的安価であり、キログラムあたりわずか20ドルだということです。

ABSの扱いにくい化学名に惑わされないでください。 レゴで使用されているのと同じプラスチックです。 ABSから印刷されたオブジェクトは、丈夫で耐久性があり、無毒です。 融点は比較的高く、印刷温度は摂氏210度から250度です。 ABSで印刷されているオブジェクトの下隅は、特に非加熱の印刷ベッドを使用している場合、少し上にカールする傾向があります。 印刷中、ABSは刺激のある不快な臭いを発する可能性があるため、換気の良い部屋で密閉フレームプリンターを使用するのが最適です。

PLAの融点は比較的低く、使用可能な温度は摂氏180度から230度です。 植物ベースで生分解性です。 ABSよりも硬く、反りのない印刷ができ、一般に作業が簡単ですが、まれに押出機の詰まりの原因になることがあります。 PLAは、よりエキゾチックな複合材料のベース材料としてよく使用されます。これについては後で説明します。

ナイロン

ナイロンは、1930年代に開発された非常に用途の広い合成材料で、歯ブラシからパラシュート、タイヤ、ストッキング、そして今では3Dプリンターフィラメントまで、あらゆる用途に使用されています。 その中心は、ポリマーまたはプラスチック（より正確には、プラスチックのファミリー）です。 丈夫で耐久性がありながら柔軟性があり、低価格の3D印刷フィラメントの1つです。 ほとんどのフィラメントよりも高い温度（摂氏約240度）で溶けます。 すべての3Dプリンターがその熱を処理するように構築されているわけではありません。押出機で一般的に使用されるいくつかの物質は、その温度で発煙します。 ABSの場合と同様に、ナイロンで印刷されたオブジェクトは反りがちです。これは、加熱された印刷ベッドを使用することで軽減できます。

柔軟なフィラメント

TPE（または熱可塑性エラストマー）は、高い弾性を備えた熱可塑性プラスチックです（ゴムバンドなどはまだまだ不足しています）。 それらで印刷されたオブジェクトは比較的柔軟です。 一般的なTPEタイプの1つに熱可塑性ポリウレタン（TPU）があり、その中のNinjaFlexが一般的な例です。

可溶性フィラメント：HIPSおよびPVA

キャッチーな頭字語の1つであるHIPSは、耐衝撃性ポリスチレンの略です。 HIPSは手頃な価格で軽量であり、研磨、接着、アクリル塗料での着色が可能です。 HIPSは柑橘系の溶剤であるリモネンに可溶であり、デュアル押出機プリンターで2番目の素材（ABSやPLAなど）で印刷する場合に、HIPSが支持材として適していることを除いて、ABSと似ています。それは印刷後に溶解する可能性があります。 また、それ自体でうまく印刷され、エディターズチョイスを獲得したLulzBot Mini 3Dプリンター用にLulzBotが推奨するフィラメントです。 MakerBot Dissolvable FilamentもHIPSで構成されています。

別の可溶性フィラメントはPVA（ポリビニルアルコール）で、水に溶けるのが便利です。 PVAは無臭で、無毒で、生分解性です。 融点が低く、過熱すると押出機のノズルを詰まらせる可能性があります。 多くの場合、デュアル押出機プリンターのサポート素材として使用されます。 Ultimaker 3をテストするには、ボックス自体にPLAを、サポートとしてPVAを使用して、テストオブジェクト（ボックス内のボックス）を印刷しました。 オブジェクトが印刷された後、私はそれを温水に浸し、PLAは徐々に溶解し、入れ子になった箱のペアを残しました。

複合フィラメント

複合フィラメントは、他の材料の粒子、粉末、またはフレークが混合されたPLAまたは他の熱可塑性物質のベースを持っています。 木材ブレンド、砂岩または石灰岩を含むもの、さらに鉄、アルミニウム、真鍮、青銅、銅などのさまざまな種類の金属を含むものがあります。 これらのフィラメントは、混合された材料の特性の一部を引き継ぎます。 別の一般的な複合材料は炭素繊維です。 それから印刷されたオブジェクトは、繊維の強度の一部を取ります。 これらの複合フィラメントの欠点は、非複合フィラメントよりもかなり高価になることです。

プラスチックフィラメントを超えて：樹脂ベースの印刷

今日のFFFプリンターの急増により、フィラメントを使用しない他の技術に基づいたモデルが市場に出回っているという事実を見逃すことは容易です。 その中でも主なものは、開発された最初の3D印刷技術であるステレオリソグラフィ（別名SLA）であり、非常に詳細な高解像度の印刷が可能です。 商用のSLAプリンターの値札は5桁（さらには6桁）になりますが、愛好家や職人に適した低価格のモデルを見てきました。

SLA印刷では、トレイまたはバットに収容されたUV感受性樹脂（別名フォトポリマー、またはフォトポリマー樹脂）上で、紫外線レーザーが印刷対象の形状をレイヤーごとにトレースし、レーザーにさらされた樹脂が硬化します印刷されたオブジェクトを形成します。 樹脂は500ミリリットルと1リットルのボトルに入っており、プリンタメーカーの価格は1リットルあたり約100ドルからです。 一部のメーカーは、強度、柔軟性、剛性、およびその他の品質のために樹脂を配合しており、そのような樹脂は高価に販売される傾向があります。 樹脂は限られたカラーパレットに悩まされ、黒、グレー、白、透明に限定される傾向がありましたが、より明るい色の金属樹脂が最近入手可能になりました。

DLPは、紫外線の代わりに可視光を使用して、光源としてレーザーの代わりにプロジェクターを使用するステレオリソグラフィーの形式です。 テキサスインスツルメンツのDLP（デジタルライトプロセッシング）テクノロジーを採用したプロジェクターは、SLA印刷で使用される樹脂に類似したフォトポリマー樹脂の槽に一連の画像を投影して、オブジェクトをレイヤーごとに構築します。

最も人気のあるフィラメントに関して必要なものはすべてわかったので、最近テストした最高のモデルのレビューを含む3Dプリンター購入ガイドをお読みください。 アーリーアダプターが3Dで印刷することを学んだ時間について何を言わなければならないかを確認することもできます。