FDM 3D印刷：ASA、PETG、およびPCフィラメントの比較

溶融フィラメント製造（FFF） 、またはより一般的に知られている熱溶解積層法（FDM）は、依然として最も人気のある3D印刷技術の1つです。そして、テクノロジーが進化し続けるにつれて、FDMは製造現場でより多くの産業用アプリケーションを見つけています。新しいの開発 ポリマー材料 は、この開発の背後にある重要な要素です。

今日のチュートリアルでは、FDM 3D印刷に使用できる3つの一般的な熱可塑性材料であるASA、PETG、およびPCについて説明します。それらの利点、制限、および印刷を成功させるためのヒントについて説明します。

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ASA、PETG、PCの比較

マテリアル 長所 短所 一般的なアプリケーション ASA強力な耐紫外線性と耐薬品性
後処理が簡単印刷が難しい場合があります
高い印刷温度が必要です
臭い煙を放出しますバンパーカバー
庭の設備
ジグと器具ABSよりも強力
食品安全
反り/収縮の欠陥が少ない吸湿性
「糸引き」が発生しやすい
印刷面に付着する可能性があります
塗装/接着が難しい食品保管容器
補綴デバイス
PCStiffと強力なパッケージング
透明
過酷な後処理方法に耐えることができます。 tumblingHygroscopic
印刷を成功させるには最適な条件が必要です
インテークマニホールド（強化）ジグとフィクスチャー

ASAを使用した3D印刷

ASAとは何ですか？

アクリロニトリルスチレンアクリレート（ASA） は、高い耐紫外線性と耐薬品性を備えた一般的な3D印刷熱可塑性プラスチックです。

もともとABSの高度なバージョンとして開発されたASAは、日光に長時間さらされると損傷する可能性があるABSよりも屋外での使用に適しています。

ASAは構造的にABSと非常に似ていますが、いくつかの重要な違いがあります。たとえば、ABSは日光の下でもろくなる可能性がありますが、ASAの材料配合により、ABSの10倍の耐候性と耐紫外線性が得られます。

したがって、紫外線や天候への暴露に対する優れた耐性により、ASAは屋外アプリケーションに適したオプションになります。

なぜASAで印刷するのですか？

• 強力な機械的特性 ：ASAは耐衝撃性と耐熱性が高いため、部品は長期間機械的ストレスに耐えることができます。
  
  
• UV耐性 ：この素材は優れたUV安定性を備えているため、日光にさらされてもその特性を維持します。
  
  
• 優れた耐薬品性 ：ASAは、飽和炭化水素、潤滑油、植物油および動物油、食塩水、弱酸および弱アルカリ、水など、さまざまな化学物質に耐えることができます。
  
  
• 簡単な後処理 ：ASAは、さまざまな後処理技術に適しています。サンディング、塗装（アクリル絵の具を使用）、接着、フライス盤、穴あけ、切断–これらの後処理ステップはすべて、ASAパーツを使用して実行できます。この材料はアセトンなどの溶剤にも溶解するため、レイヤーラインが滑らかになります。

ASAの制限は何ですか？

• 押出機の温度を高くする必要があります ：ASAで印刷する場合、押出機と印刷ベッドの両方の温度を高くする必要があるため、印刷プロセスは非常にエネルギーを消費します。
  
  
• 印刷が難しい ：印刷温度が適切に設定されていないと、部品の印刷時に内部応力が発生し、反り、部品の弱さ、層の剥離が発生する可能性があります。
  
  
• ヒューム ：ASAは、印刷プロセス中に強烈で臭い煙を放出します。煙は刺激や頭痛を引き起こす可能性があるため、作業スペースの換気を確保することが重要です。ただし、利用可能な多くのFDM 3Dプリンターには、エンクロージャーまたはフィルターのいずれかと、ヒューム抽出用のファンが装備されています。

ASAの一般的なアプリケーション

屋外アプリケーション

そのUV安定性のおかげで、ASAは、電気住宅から園芸機器や自動車部品に至るまで、屋外アプリケーションに最適です。

自動車

優れた機械的特性と比較的低価格であるため、ASAは機能的なプロトタイプや一部の最終用途部品に最適です。自動車用途の場合、ASAを使用して、バンパーカバー、グリル、サイドミラーハウジング、ダッシュボードホルダーなどの部品のプロトタイプを作成できます。

ツーリング

軽量の人間工学に基づいたハンドル/グリップ、アセンブリの固定具とジグ、ダンネージ、ツールキャディーも、ASAに最適なアプリケーションです。

3DプリントASAのヒント

基本的な印刷要件：

押出機の温度 ：230-250°C

プリントベッドの温度 ：95-110°C

エンクロージャー ：強くお勧めします

プリントベッドカバー ：推奨（カプトンテープ、ABSスラリー）

• ASAは非常に温度に敏感です。理想的な温度設定がわずかに異なるASAフィラメントメーカーが異なるため、フィラメントメーカーが指定した要件に従うことを常にお勧めします。
  

• 反りや層の分離を防ぐために、カプトンテープなどの良好な接着力を使用することをお勧めします。カプトンテープはまた、プリントベッドの熱を均等に分散させ、光沢のある底のプリントを実現するのに役立ちます。
  

• 印刷温度が高いため、ASAで印刷された部品は過熱し、出力の品質が低下する可能性があります。この問題を回避するには、最初の数層をより高い温度で印刷し、残りの印刷では温度を5度下げることをお勧めします。
  

• 冷却ファンを使用することは、過熱に対処するもう1つの方法です。レイヤーファンは可能な限り最小の速度（総電力の10〜25％）で使用することをお勧めします。これは、亀裂を引き起こす可能性のある急激な温度変化を引き起こすことなく、材料を冷却するのに役立ちます。
  

• 後処理側では、印刷されたパーツをアセトン浴に浸すことで、ASAパーツを滑らかにすることができます。その後、プライマーを塗布しなくても、直接接着して塗装することができます。

PETGを使用した3Dプリント

PETGとは何ですか？

食品包装から水筒まで、ポリエチレンテレフタレートグリコール（PETG）に使用されます。 今日最も広く使用されているポリマーの1つです。

PETGは、より一般的に知られているPET材料の変形であり、3D印刷のフィラメントとして使用されます。ただし、PETGはグリコールで修飾されているため、フィラメントはPETよりも透明で柔らかく、3D印刷にはるかに適しています。

この熱可塑性プラスチックは、ABSとPLAの最も有用な特性を兼ね備えています。 ABSの強度とPLAの使いやすさにより、PETGは耐久性、耐熱性、比較的柔軟性のある素材として際立っており、機械部品や機能的なプロトタイプに最適です。

PETGを使用する理由

• ABSより優れています ：PETGは耐衝撃性があり、ABSよりも耐久性があります。強力な層接着のおかげで、それは紫外線によく耐えることができ、一般的に印刷するのが難しくありません。さらに、PETGは臭いガスを放出しません。
  
  
• 温度に関連する問題はほとんどありません ：PETGを使用して印刷する場合、温度変化によって部品が反ったり縮んだりする可能性は低くなります。
  
  
• 食品安全と見なされます： とはいえ、必ず問題のフィラメントメーカーの仕様を確認してください。

PETGの制限は何ですか？

• PETGは吸湿性です ：これは、空気から湿気を吸収することを意味します。空気の湿度は素材に悪影響を及ぼし、印刷の失敗につながる可能性があります。このため、フィラメントは乾燥した環境で保管する必要があります。

• PETGは「文字列化」する傾向があります： これは、押出機が理想よりも多くの材料を溶かすときに発生します。押出機が動くと、余分な材料が滴り、層に付着してひもを引き起こし、印刷の精度に影響を与えます。印刷設定を適切に調整すると、この影響を軽減できます。
  
  
• プリントベッドへの融合の可能性 ：時々、PETGは印刷プロセス中にプリントベッドに融合する可能性があります。これにより、プリントベッドの表面を損傷せずに取り外すことが困難になる可能性があります。したがって、ガラスやPEIなどの表面には印刷しないことを強くお勧めします。代わりに、スティックのりやヘアスプレーなどの離型剤でビルド面をコーティングして、印刷の成功を保証することができます。
  
  
• PETGの特性により、接着剤が付着しにくいため、部品の塗装や接着が難しい場合があります。

一般的なアプリケーション

製造

食品安全と見なされているため、PETGは製造業で一般的な材料であり、水や飲み物のボトル、食用油の容器、およびFDA準拠の食品貯蔵容器に使用できます。

PETGは耐衝撃性に優れているため、保護部品、補綴物、治具、固定具、機械部品など、突然または持続的なストレスが発生する可能性のある製品の印刷にも適しています。

パッケージング

製品パッケージは、PETGを使用できるもう1つの例です。たとえば、PETGで作られた透明なパッケージを使用してアイテムを展示することができますが、素材の耐衝撃性によりアイテムは安全に保たれます。

厳格な滅菌プロセスに耐えるPETGの能力により、製薬および医療機器の包装にも適しています。

3DプリントPETGを始めるためのヒント

基本的な印刷要件：

押出機の温度 ：220-260°C

プリントベッドの温度 ：50-75°C

エンクロージャー ：不要

プリントベッドカバー ：スティックのり、青い画家のテープ

• 常に約15mm / sの低速で開始します。これは通常、どの設定が素材に最適かを見つけるのに役立ちます。最適な設定を見つけたら、印刷速度を上げることができます。
• にじみや糸引きを防ぐために、リトラクトの長さを少し長くすることができます。直接押出機の場合は1mm、ボーデンタイプの押出機の場合は2〜3mm追加します。それでも弦が残っている場合は、ヒートガンを使用して、部品が完成したときに残っている弦を燃やすことができます。
• 印刷物のレイヤーが分離またはひび割れ始めた場合は、冷却ファンの速度を下げる必要があります。使用する冷却が少なければ少ないほど、押し出された層がパーツの残りの部分と完全に結合する必要がある時間が長くなります。

ポリカーボネートを使用した3Dプリント

ポリカーボネートとは何ですか？

ポリカーボネート（PC） は、3D印刷に利用できる最も強力なエンジニアリングプラスチックの1つです。強い衝撃に耐えることができる、丈夫で耐熱性があり、寸法が安定している部品が必要な場合は、PCが魅力的な材料オプションになります。

PCは、正しく押し出すには高温が必要であり、ABSなどの他の熱可塑性プラスチックよりも反りや裂けが発生しやすいため、3Dプリントは非常に難しい場合があります。ただし、習得すると、次のエンジニアリングアプリケーション用に強力で耐久性のある3Dプリントパーツを作成できます。

なぜPCで3Dプリントするのですか？

• 優れた材料特性 ：PCは、高い剛性、強度、耐熱性を備えた剛性のある素材です。 PCは中程度の耐薬品性と優れた耐熱性を示します。
  
  
• 優れた光学特性 ：PCの透明度はガラスに匹敵します。この材料は、PETGを含む他のほとんどのプラスチックよりも可視光を透過します。
  
  
• 簡単な後処理 ：PCの高い耐衝撃性により、タンブリングは自動化された後処理に適したオプションになります。グリット粒子を振動させることにより、部品に損傷を与えることなく、層の線をすばやく滑らかにすることができます。

PCの制限は何ですか？

• PETGと同様に、PCは吸湿性であるため、空気から湿気を吸収しないように、フィラメントを制御された低湿度環境に保つ必要があります。
  
  
• 最適な条件が満たされていない場合、PCは3Dプリントするのに最も簡単な素材ではありません。 PCは耐熱性が高いため、高温（通常250°C以上）で印刷する必要があります。ただし、高温により部品に内部応力が蓄積し、部品が反り、層間剥離し、プリントベッドへの付着が不十分になる可能性があります。

一般的なアプリケーション

PCは、サングラスレンズ、スキューバマスク、電子ディスプレイ画面、電話ケースなど、さまざまなアプリケーションで使用されています。

射出成形型

PCは強力で耐熱性があるため、高応力、耐荷重アプリケーションに最適であり、110ºCの高温にさらされる可能性があります。少量生産用の射出成形金型、ツール、機能的なプロトタイプはすべて、PCを使用した3D印刷に適しています。

インテークマニホールド

カーボン強化PCは、高温にさらされるインテークマニホールドやその他の部品の製造にも適しています。

3DプリントPCのヒント

基本的な印刷要件：

押出機の温度 ：250-300°C

プリントベッドの温度 ：90-150°C

エンクロージャー ：推奨

プリントベッドカバー ：スティックのり、PEI

• PCには、制御された高温の印刷環境が必要です。制御された環境を確保するために、完全に密閉された3Dプリンターを使用することをお勧めします。これにより、3Dプリンター内の温度が必要なレベルに保たれ、印刷成功率の向上、品質の向上、および印刷部品のパフォーマンスが向上します。
  
  
• 最高のプリントベッド接着性を実現するには、ビルドプレートに接着剤の薄層を塗布するか、PEIシートを使用することをお勧めします。
  
  
• PCで3D印刷する場合、カールや反りを防ぐために、冷却ファンをオフにして印刷することが重要です。
  
  
• PCフィラメントは、印刷時ににじみ出る傾向があります。これを防ぐには、引き込み距離と引き込み速度を上げてみてください。ただし、ノズルが詰まるのを防ぐために、10mmを超える後退距離は避けてください。

FDM材料を賢く選択してください

ニーズに合った適切な材料の選択は、特定のアプリケーションによって異なります。

ASA、PETG、およびPCにはすべて、それぞれに最適な利点とアプリケーションがあります。屋外用の部品やプロトタイプを作成するためのフィラメントをお探しの場合は、ASAが最適です。強力で耐久性のある機能的なプロトタイプについては、PETGをご覧ください。最後に、透明で非常に硬い部品を3D印刷する場合は、PCフィラメントを選択します。

FDM3D印刷は難しい場合があります。ただし、適切なアプローチを使用すれば、これらの課題は克服できます。

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