FDM3D印刷材料の比較
3D印刷市場では根本的に新しい材料が定期的に出現しているため、特定のオブジェクトを印刷するための適切な種類の材料を選択することはますます困難になっています。 FDM 3D印刷では、歴史的にPLAとABSが2つの主要なポリマーとして使用されてきましたが、最初の優位性はほとんど偶然でした。したがって、他のポリマーがFDMの将来において重要な役割を果たすための大きな障害はないはずです。 。
現在、純粋なポリマーと複合材料の両方で、新製品の人気が高まっています。この研究では、現在市場に存在する主な純粋なポリマーであるPLA、ABS、PET、ナイロン、TPU（フレキシブル）、およびPCに焦点を当てています。ユーザーがアプリケーションに使用するのに最適なポリマーをすばやく決定できるように、スナップショットプロファイルのプロパティ間の主な違いを要約します。
材料は通常、機械的性能、視覚的品質、およびプロセスの3つのカテゴリに沿って等級分けされます。この場合、これらのカテゴリをさらに細かく分類して、ポリマーの特性をより明確に示します。材料の選択は、実際にはユーザーが何を印刷したいかに依存するため、材料を選択するために必要な主要な決定基準（コストと速度以外）をリストしました：
- 印刷のしやすさ： 素材の印刷のしやすさ：ベッドの密着性、最大印刷速度、失敗した印刷の頻度、流れの正確さ、プリンターへのフィードのしやすさなど。
- 最大応力： ゆっくりと引っ張ったときに、オブジェクトが壊れる前に受けることができる最大応力。
- 休憩時の伸び： オブジェクトが壊れる前に引き伸ばされた最大長。
- 耐衝撃性： 突然の衝撃で物体を壊すのに必要なエネルギー。
- 層の接着（等方性）： 材料の層間の接着性はどれくらい良いか。これは「等方性」（=すべての方向での均一性）に関連しています。層の接着性が高いほど、オブジェクトはより等方性になります。
- 耐熱性： オブジェクトが柔らかくなり変形する前に維持できる最高温度。
また、次の2つの理由のいずれかにより、図に含まれていない追加情報も提供します。
- 本質的に「良い」でも「悪い」でもありません。これらは、剛性など、一部のアプリケーションには適しており、他のアプリケーションには適していないプロパティにすぎません。
- それを定量的に評価することはできませんが、耐湿性や毒性などの重要な要素であることはわかっています。
各資料は、以下の基準に沿って1（低）から5（高）のスケールでランク付けされています。これらはFDMプロセスの相対的なグレードです。他の製造技術を考慮に入れると、見た目はかなり異なります。 Optimatterからのデータを使用して、ポリマーは考慮されるさまざまな基準に沿ってランク付けされています。
パーツを次の資料に印刷してください。
PLAABSPETNylonTPU
PLA
PLAは印刷が最も簡単なポリマーであり、優れた視覚品質を提供します。非常に硬く、実際には非常に強力ですが、非常に壊れやすいです。
| 長所 | 短所 |
|---|---|
| バイオソース、生分解性 | 低耐湿性 |
| 無臭 | 簡単に接着できない |
| サンディングペーパーで後処理し、アクリルでペイントすることができます | |
| 優れた耐紫外線性 |
ABS
より高い耐熱性とより高い靭性が必要な場合、通常、ABSはPLAよりも選択されます。
| 長所 | 短所 |
|---|---|
| アセトン蒸気で後処理して、光沢のある仕上がりにすることができます | UVセンシティブ |
| サンディングペーパーで後処理し、アクリルでペイントすることができます | 印刷時の臭い |
| アセトンは強力な接着剤としても使用できます | 潜在的に高いヒューム排出量 |
| 優れた耐摩耗性 |
PETはやや柔らかいポリマーで、丸みがあり、いくつかの大きな欠点はありますが、興味深い追加の特性を備えています。
| 長所 | 短所 |
|---|---|
| 食品と接触する可能性があります | PLAやABSより重い |
| 高耐湿性 | |
| 高い耐薬品性 | |
| リサイクル可能 | |
| 良好な耐摩耗性 | |
| 紙やすりで後処理し、アクリル絵の具で塗装することができます |
ナイロンは優れた機械的特性を備えており、特に、柔軟性のないフィラメントに対して最高の耐衝撃性を備えています。ただし、層の接着が問題になる可能性があります。
| 長所 | 短所 |
|---|---|
| 優れた耐薬品性 | 湿気を吸収します |
| 高強度 | 潜在的に高いヒューム排出量 |
TPU
TPUは主に柔軟なアプリケーションに使用されますが、その非常に高い耐衝撃性は他のアプリケーションにも適用できます。
| 長所 | 短所 |
|---|---|
| 優れた耐摩耗性 | 後処理が難しい |
| 油やグリースに対する優れた耐性 | 簡単に接着できない |
PC
PCはすべての中で最強の素材であり、特性が非常に似ているため、ABSの興味深い代替品になる可能性があります。
| 長所 | 短所 |
|---|---|
| 滅菌可能 | UVセンシティブ |
| 後処理が簡単（サンディング） |
3D印刷された部品に適切な特性を得るには、特に部品に機能的な用途がある場合は、適切なポリマーを選択することが重要です。この記事は、ユーザーが必要なプロパティに応じて適切な素材を見つけるのに役立ちます。ただし、材料のサプライヤーは、純粋なポリマーの特性を変更するためにブレンドを提供したり、添加剤を追加したりすることもよくあります（たとえば、材料を硬くするために炭素繊維を追加します）。この記事では、これらのより複雑な定式化については取り上げていませんが、OptiMatterの最適化ツールでこれらの製品の一部に関するデータを見つけることができます。
- この記事に記載されているグレードは、一般化学を表す平均的なポリマーのものですが、パフォーマンスは、ユーザーが購入する実際の製品またはサプライヤーによって異なります。
- この研究のグレードの基礎となるすべてのデータは、複数のフィラメントサプライヤーから提供されたガラス温度を使用した耐熱性を除いて、3DMatterによって測定されました。
- 「追加の考慮事項」と呼ばれるセクションでは、サードパーティの評価と独自の観察結果を組み合わせて使用しています。
- この記事で説明するナイロンの種類はナイロン6であり、ナイロン11または12ではありません。
- 視覚的な品質は、重要な後処理なしでテストされます。印刷を滑らかにし、特定のポリマーの視覚的品質を大幅に向上させる方法があります（たとえば、ABSでアセトン蒸気を使用する）。
- 3D印刷ポリマーの毒性はまだ十分に理解されておらず、将来さらに大きな役割を果たす可能性のある要因です。毒性に関するコメントは、Azimiらによる1つの研究に基づいています。 [1]
[1] Azimi et al、複数のフィラメントを備えた市販のデスクトップ3Dプリンターからの超微粒子と揮発性有機化合物の放出、環境科学と技術、2016年
この資料の調査をコミュニティと共有してくれた3DMatterに感謝します。
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