PLA は耐熱性がありますか? ABS、ASA、PETG など!

3D プリントを行うときは、プリントの最終的な使用方法と配置を常に考慮する必要があります。これにより、大量の印刷時間、材料の無駄、および予期しないマイナスの驚きを節約できます.

考慮すべき最も重要なことの 1 つは、部品がさらされる温度です。 PLA が 3D プリントで使用される最も一般的な熱可塑性プラスチックであるという事実を考えると、PLA が耐熱性であるかどうかを知りたいと思うのは当然のことです.

60°C (149°F) を超える温度にさらされるモデルのプリントには PLA を使用しないことをお勧めしますこれはガラス転移温度であり、この温度に達すると変形し始めるため、この種の環境には適した熱可塑性樹脂ではありません。代わりに、ABS、ポリカーボネート、または PETG を使用してください。

そうは言っても、利用可能な唯一の選択肢がPLAである場合、オブジェクトをアニールすることで耐性を高めることができます.

PLA は太陽の下で溶けますか

PLA の融解温度は約 160°C から 180°C で、どこに住んでいても、太陽の下で溶けることはありません。それにもかかわらず、PLA は ABS、PET、PETG などの他のフィラメントよりも熱に対する耐性が低く、通常、屋外や太陽に長時間さらされる必要がある用途にはお勧めできません.

簡単に言えば、経験則として、屋外で使用することを意図した機能部品やオブジェクトを 3D プリントするために PLA を使用しないでください。 ABS が気に入らない場合は、これら 2 つのユースケースに PET または PETG を使用してください。

前に述べたように、PLA フィラメントを作るために特定のブランドが使用する原材料、添加物、色、および製造プロセスに応じて、その融点は 160 ～ 180 ℃ の間のどこかになります。真夏の猛暑日でも、160℃近くまで熱くなることはありません。答えは次のとおりです。いいえ、PLA は太陽の下で溶けません。溶けませんが、もろくなり、引張強度と耐衝撃性が失われます。

さらに、PLA のガラス転移温度 (Tg) はわずか 60°C ～ 65°C であるため、放置すると数時間以内に PLA プリントが変形、曲がり、ねじれ、ゆがみ、たるみを生じる傾向があります。暑い日に太陽の下で。

極端に気温が高くない地域に住んでいる場合、これらの前の文は特定のシナリオには当てはまらないと考える傾向があるかもしれません。あなたの考えは正しいかもしれませんが、3D プリントの構造的完全性が変形したり、曲がったり、壊れたりするのは年に数日しかかからないことを覚えておいてください。

日光にさらされるオブジェクトを印刷するときに考慮すべきもう 1 つのことは、その色です。暗い物体は紫外線とエネルギーをより効率的に吸収するため、白い物体よりも速く (そしてより多く) 加熱する傾向があります。全体的な推奨事項としては、この目的で PLA を使用しないことをお勧めしますが、他に利用できるオプションがない場合は、より鮮明な色を選択してください。

PLA は車内で溶けますか?

周囲温度がわずか 35 ～ 40℃ であっても、PLA オブジェクトを変形、反り、またはたるませるには十分です。デジタル温度計を所有している場合は、直射日光の下で駐車した車の車内温度が外気温度よりも約 10°C ～ 20°C 高いことを確認できます。これは主にキャビン内の温室効果と、車のボディとインテリアの色によるものです。

ダッシュボードに置かれたオブジェクトは、暖かい日に最も変形や反りが発生しやすくなりますが、後部座席やトランクにオブジェクトを配置しても、オブジェクトの形状や構造特性が維持されるとは限りません。幹の中に物体を置くことは、技術的には温室効果から保護しますが、長期間そこに置かれていると変形しやすくなります.

暑い日に車で移動するだけの場合は、クーラーボックスに入れることをお勧めします。これは少し極端に聞こえるかもしれませんが、これらのケースでは常に、対応するよりも防止する必要があります。特に私たちのプリントが完成するまでに数時間かかった場合.

耐熱性に最適なフィラメント

ポリカーボネート (耐熱温度 150°C)

PC には通常、PC/PBT (ポリブチレンテレフタレート) と PC (単純なポリカーボネート) の 2 種類があります。それらのガラス転移温度はそれぞれ 110C と 150C です。

ポリカーボネートは他のフィラメントよりも少し高価ですが、耐熱性に関しては最高の熱可塑性樹脂の 1 つです。これにより、多くの業界が熱可塑性樹脂として PC を使用することを好むようになりました。それとは別に、それはまた、優れた引張強度と耐衝撃性を備えた、非常に丈夫で耐摩耗性のある素材でもあります.

産業グレードの 3D プリンターにアクセスできない場合は、純粋なポリカーボネートを印刷することはできず、Prusa の PC ブレンドや Polymaker ポリカーボネートフィラメントのように、妥協してポリカーボネートブレンドを使用する必要があることに注意してください.

ABS (耐熱温度 105°C)

ガラス転移温度が 105℃ の ABS は、耐熱部品をプリントするための最良の選択肢の 1 つでもあります。また、安価で広く入手でき、頑丈な素材でもあります。欠点は、印刷が難しく、面倒で、有毒ガスが発生するため、適切な換気装置の設置を真剣に検討する必要があることです.

PETG (耐熱温度 80°C)

PETGのガラス転移温度は80℃です。 PLA よりもはるかに優れた性能を発揮し、周囲温度が 45°C を超えている場合でも、暑い夏の日にはかなり持ちこたえます。

私自身の逸話的で科学的な経験ではありませんが、黒色の PETG でさえ、屋外の機能オブジェクトを印刷するのに適したフィラメントです。失敗するまで何年も簡単に持ちこたえることができます。

そうは言っても、車のオブジェクトを印刷することはまだお勧めしません.温暖な地域では、直射日光の当たる場所に冷房を入れて駐車した車の車内温度は 70℃ にもなります。これにより、PETG プリントが簡単にゆがんだり、変形したり、たるんだりする可能性があります。

PETG で印刷することを考えている場合は、使用する特定の設定について書いたこの記事を読むことをお勧めします。また、非常に安価なフィラメントでひどい印刷が行われているため、この PETG フィラメントも入手する必要があります。 /P>

PLA は UV 耐性がありますか?

PLA は、UV 耐性のある熱可塑性樹脂ではありません。長時間日光にさらされると、永久に損傷する可能性があります。

PLAは植物から得られる有機化合物から作られ、生分解性であり、紫外線はそのポリマー分子の構造で光化学効果を引き起こします.これにより分解プロセスが加速し、PLA は急速に脆くなり、簡単に壊れやすくなります。要約すると、前述のように、UV 暴露のリスクがある場合、機能性 PLA 部品を印刷することはまったく推奨されません。

日光は PLA で印刷されたオブジェクトの外観に影響を与えますか?

PLA は美的モデルを印刷するのに最適です。常温で紫外線を浴びても変形、反り、たるみはありませんが、もろく弱くなるのは間違いありません。唯一の問題は、紫外線によって引き起こされる光化学効果も着色顔料の劣化を引き起こすことです.これは、紫外線にさらされると PLA モデルの色がかなり早く退色することを意味します。

3D プリントに最適な UV 耐性フィラメント

以前に最も耐熱性の高いフィラメントを調べましたが、このセクションは冗長に思えますが、UV 光への露出と耐熱性を区別することが重要です。アウトドアを扱うときは手をつないで行く傾向がありますが、必ずしもそうとは限りません.

PETG

最も純粋な形 (着色料や添加物なし) の PETG は、屋外で十分に機能し、長時間直射日光にさらされてもかなり耐性があります。補足として、腐食性の化学薬品や水にも耐性があるため、ほとんどの屋外での使用に適合する熱可塑性樹脂になります。

PETG が太陽光の下で ABS や PLA よりも優れている理由

その滑らかな表面により、PETG はその表面に到達するほとんどの放射線を簡単に反射することができます。したがって、紫外線は、もろく色あせする光化学反応を引き起こしません。

天然PETGは透明です。これは、ポリマー構造内に熱エネルギーを閉じ込めないことを意味します。したがって、周囲温度の上昇に対してより耐性があります。

硬いABSとは異なり、PETGのポリマー構造は非常に柔軟で、伸縮します。その結果、温度変化に応じて伸縮し、気候変動の悪影響を緩和します。

ASA (アクリルスチレンアクリロニトリル)

ASA は、ABS の代替として開発された非常に軽量な熱可塑性樹脂です。耐衝撃性と耐摩耗性にも優れているため、熱や紫外線に強い機能部品の印刷に最適です。

ASA は、過酷で極端な天候にさらされるオブジェクトの印刷に最も推奨されるフィラメントです。その特性から、すでにLED照明やソーラーライトの屋外耐候性住宅のメーカーで採用されています。車両のダッシュボードも一般的に ASA で作られています。

構造的には ABS に似ていますが、ASA は耐候性と耐紫外線性に優れています (10 倍)。

ASA の欠点は、代替品と比較して高価であることです。この熱可塑性樹脂は、通常のプリンターで印刷することも難しく、印刷の失敗や材料の無駄につながります。

PLA の耐熱性を高める方法

プロセスの難易度が低く、良好な結果が得られるため、PLA オブジェクトのアニーリングは、PLA オブジェクトの強度と耐熱性を大幅に向上させる最良の方法の 1 つです。

PLA オブジェクトをアニーリングするとは、60°C (140°F) またはそれよりわずかに高いが 160°C (320°F) 未満までゆっくりと加熱することを意味します。言い換えれば、ガラス転移温度よりわずかに高いが、融解温度よりも確実に低い温度にオブジェクトをさらす必要があります。印刷物をこの温度に約 30 ～ 45 分間さらすことをお勧めします。

アニーリングは 3D プリントされたオブジェクトの強度と耐熱性をどのように改善しますか?

アニーリングは、プラスチック内の大きな結晶構造の数を増やすことで、印刷された部品をより強く、より耐久性のあるものにすることができます。これにより、応力と熱エネルギーがより均等に再分配されます。

顕微鏡レベルのプラスチックは、通常、まとまりがなく、無定形に見えます。それらは、印刷時に「バンディング」と呼ばれる現象を引き起こす可能性があります。これは、プラスチックが小さな結晶を形成する領域で急速に冷却され、大きな結晶が形成される他の領域でゆっくりと冷却される場合です。アニーリングプロセスは部品の構造を緩和し、成形応力が減少します。

アニーリングはまた、オブジェクトの表面を滑らかにし、欠けている穴を埋めるという事実により、後処理を容易にし、仕上げプロセスの時間とコストを節約します。アニーリングによって部品が射出成形される傾向があり、これは通常、よりプロフェッショナルで工業用グレードと見なされます。