フィラメントと吸湿;完全ガイド！

フィラメントが湿気を吸収する可能性があり、これがあらゆる種類の問題を引き起こす可能性があることをご存知ですか?おそらく、印刷中に突然品質の問題が発生し、フィラメントが濡れていることが原因であると考えているため、この投稿にたどり着いたのかもしれません.

この記事では、さまざまなフィラメントと吸湿性、つまり吸収する水分の量と吸収速度、湿ったフィラメントで印刷するときに通常発生する問題、およびそれらを解決する方法について説明します。フィラメントを乾燥させます。

それでは、早速始めましょう!

どのフィラメントが湿気を吸収しますか?

すべての FDM 熱可塑性フィラメントはある程度水分を吸収しますが、吸湿性があります。たとえば、PLA は高湿度に 150 時間さらされると最大 40 ミクロンまで膨張しますが、ナイロンは吸湿性がはるかに高く、わずか 24 時間の曝露で飽和点に達する可能性があります。

使用しているフィラメントが水分を吸収すると、プリントに見えるようになるため、フィラメントの保管方法を真剣に検討する必要があります。湿気は押し出しノズルで泡立ちを引き起こし、層が不均一になり、最終的には印刷面が 10 代のにきびだらけの顔のようになります。

基本的に、使用しているフィラメントが濡れていると、意図した滑らかな印刷面が得られません。

フィラメントの種類が異なれば、水分を吸収する速度も異なります。大量の水分を吸収するものもあれば、HIPS のようにほとんど吸収しないものもあります。水分を吸収するフィラメントは吸湿性とラベル付けされています。以下は、吸湿性の高いものから低いものの順に配置されたさまざまなフィラメントタイプのリストです。

ほとんどの吸湿性フィラメント

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PVA: このフィラメントは主にサポートの印刷に使用され、通常はデュアル押出プリンターで使用されます。 1 つの押出機は PVA からサポートを作成するために使用され、もう 1 つの押出機は 3D モデルを印刷します。 PVA は水溶性であるため、優れたサポートフィラメントであり、結果としてポストプロダクションの時間が短縮されます。

ポリカーボネート: PC とも呼ばれ、強度や耐熱性などの優れた特性を備えていますが、他のフィラメントと同様に湿気を吸収するため、濡れないように注意して取り扱い、正しく保管する必要があります。

ナイロン: ナイロンには非常に耐熱性と耐衝撃性がありますが、大きな欠点が 1 つあります。それは、2 時間さらすだけで使用できなくなるため、非常に速い速度で湿気を吸収することです。

PLA: 使用しないときは、PLA を気密容器に保管する必要があります。フィラメントはその使いやすさから非常に人気がありますが、濡れるとうまく印刷できません。

ABS: ABS は共重合体であり、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの 3 つの異なるモノマーで構成されています。 PLA よりも吸湿速度が遅いですが、気密容器に適切に保管する必要があります。

PETG: PETG フィラメントは吸湿性があるため、保管が重要です。水分を吸収しますが、速度は他のフィラメントタイプよりもはるかに遅くなりますが、これに関係なく、水分への露出は常に防止する必要があります。

ヒップ: もともとサポート材として作成されたもので、メインの印刷フィラメントとしてますます使用されています。すべてのフィラメントタイプの中で、HIPS は湿気による影響が最も少なく、吸湿性がないと主張する人もいます。

湿式フィラメントでの印刷の問題

水分を吸収したフィラメントで印刷すると、多くの問題が発生します:

湿気にさらされるとフィラメントが膨張し、直径が 20 ～ 40 ミクロンに増加して印刷が乱れる可能性があるだけでなく、湿気で飽和したフィラメントは押出の遅延を引き起こし、押出が停止すると、フィラメントはノズルから出続けます。また、エクストルーダーが動かなくなる可能性もあります。

エクストルーダーからの蒸気の痕跡が残っている可能性があり、フィラメントが糸状になり、プリントが台無しになります。

基本的に、湿ったフィラメントで印刷すると、一貫性のない品質で印刷されます。

フィラメントが水分を吸収したかどうかを確認する方法

湿気で飽和したフィラメントは、スプール上でよりもろくなり、屈曲が少なくなります。フィラメントがエクストルーダー内で加熱されているとき、パチパチという音が聞こえます。

フィラメントは、ノズルを出るときにブロブや糸引きで目立つ奇妙なテクスチャーになり、不均一な層になります。これらは湿気の問題の一般的な兆候であり、検出された場合は、続行する前に印刷プロセスを停止し、フィラメントをよく乾燥させることをお勧めします.

フィラメントが水分を吸収するのにどのくらいかかりますか?

フィラメントが飽和点まで水分を吸収するのにかかる時間は、フィラメントの種類によって異なります。たとえば、PLA とナイロンは水分を吸収する速度が大幅に異なるためです。 PLA は 150 時間の暴露期間で最大 40 ミクロンまで膨張しますが、ナイロンは吸湿性がはるかに高く、わずか 24 時間の暴露で飽和点に達する可能性があります。

PLA をゴムコンパウンド (RS) と混合して実施したテストでは、吸湿を制御した PLA の分解と継続的な脆弱性が示されました。

テストでは、テストパーツの引張強度が徐々に弱まっていることが示されました。部品は酵素分解条件下にも置かれ、PLA/RS 複合材の引張特性は急速に低下しました。

水分を吸収しないフィラメントは?

すべての熱可塑性フィラメントは水分を吸収しますが、使用する添加剤によって速度が異なります。 HIPSは最も吸湿に強いフィラメントと言われています。吸湿性に関連する通常の劣化の兆候が公式に記録されていないため、吸湿性ではないと主張する人もいます.

HIPS は非常に強く耐久性のあるプラスチックで、多くの点で ABS に似ていますが、非吸湿性と評価されています。 HIPS は一般的におもちゃや CD ケースまたはボックスで使用されますが、HIPS の最も一般的な用途は、d-リモネンまたはオレンジオイルに容易に溶解するため、ABS などの他のフィラメントのサポート材料としてです。

フィラメントを乾いた状態に保つ方法

すべてのフィラメントは、真空バッグまたは湿気を吸収するシリカゲルパケットを備えた気密容器のいずれかに保管する必要があります。これが、フィラメント自体を乾燥した状態に保つ唯一の方法であるためです。さらに、プリント直後にフィラメントを保管すると、湿度への露出が減り、フィラメントの寿命が長くなります。

ただし、フィラメントは乾燥させることができますが、最初は湿気のない環境に保管するのが最も安全な方法です.

湿ったフィラメントの乾燥方法

湿ったフィラメントは、フィラメントドライヤーと呼ばれる特殊な装置、または通常の食品脱水機を使用して乾燥させることができます.ただし、ほとんどの人にとって最も簡単で効果的な方法は、フィラメントのスプールをオーブンに入れ、フィラメントのガラス転移温度 (40℃ PLAの場合は-50C）

さまざまな方法の詳細は次のとおりです:

フィラメントドライヤー付き

これは、制御された湿気のない環境を提供し、フィラメントが常に乾燥して印刷の準備ができていることを保証するため、検討するのに最適なオプションです.

フィラメント乾燥システムは操作が簡単で、比較的手頃な価格です。フィラメントを乾燥させるだけでなく、安全な保管施設としても機能します。

乾燥時間を短縮した例として、Sunlu Dryer BOX があります。これは、最も手頃な価格でありながら、最も評価の高いフィラメントドライヤーの 1 つです。もちろん、これらのデバイスはうまく機能しますが、少しやり過ぎなので、ほとんどの場合必要ではないと思います。

オーブンで

これは、私たち全員がオーブンを持っているという単純な事実のために、3D プリント愛好家が最もよく使用する方法の 1 つであり、ある程度は機能します。

ただし、考慮すべき点がいくつかあります。主に、フィラメントをガラス転移温度付近の温度にさらしてはならず、電気オーブンで PLA またはナイロンのスプールを乾燥させるには、一般に 4 ～ 8 時間かかります。

さらに、ガスオーブンを使用することもできますが、温度を制御するのがはるかに難しく、他のものよりもはるかに高温のスポットが発生する可能性があり、最終的にフィラメントスプールを台無しにする可能性があります.

食品脱水機

食品乾燥機を使用することは、従来のオーブンを使用するよりも低温で動作するため安全なオプションですが、フィラメントを適切に乾燥させるために必要な時間が追加されるため、理想的な選択ではありません.

フィラメントを乾燥させると印刷品質が向上しますか?

水分を吸収し、その後適切に乾燥させたフィラメントは、新品の完全に乾燥したフィラメントと同様に機能します。水分自体は印刷品質に影響しますが、フィラメントから取り除かれると、水分にさらされていないかのように機能します。

湿気は 3D プリントパーツにどのように影響しますか?

完成した 3D フィラメントプリントは、湿気にさらされたり、水中に沈められたりすると影響を受けます。

通常の PLA にシリコンカーバイド (SiC) を 20% 混合したものを使用して実験を行い、印刷物を 50 °C の蒸留水に浸したところ、58 日間で分解されました。

より高い比率の SiC を使用して演習を繰り返し、同じ条件下で 140 日間印刷を続けました。安定性と引張強度は、最初は SiC を追加すると増加しましたが、SiC の量が増えると低下を測定し始めました。

ABS はすぐには影響を受けず、引張強度を保持していました。ただし、エージングプロセス中にプリントの剛性が低下し、破損ひずみが増加しました。これは、継続的に水にさらされることでプリントが柔らかくなったことを示しています。

さて、勉強はさておき、他のメーカーの発言を読むと、彼らは非常に異なる意見や経験を持っているようです。数週間で PLA を水中に放置すると脆くなると主張する人もいれば、まったく逆のことを経験する人もいます.3 年も水中に放置した後でもプリントが新品のように感じられる.

私の経験から、十分に高い水温、直射日光 (おそらく最大の原因) など、水に放置したときにプリントがもろくなるために満たす必要があるさまざまな条件があります。

水が 3D プリントされた部品、主に PLA にどのように影響するかについての記事を書いたので、必ずチェックしてください。

3D フィラメントスプールの平均寿命は?

平均して、3D フィラメントの寿命は、元のパッケージ (通常は真空密封) で、適切な状態に保たれた場合、2 ～ 3 年です。 PLAまたはABSは、最適な条件（湿度が低く、日光を避け、適度に低温で保管）が保たれていれば、1年以上持続します。理想的な保管場所の湿度は 10 ～ 13% です。

3D フィラメントスプールの平均寿命と、実際に印刷できる期間について詳しく知りたい場合は、私が書いたこの記事をチェックしてください。

結論

水分は、フィラメントと 3D プリントされたパーツの両方に影響を与える可能性があり、影響を受ける可能性があります。そのため、フィラメントを真空密封バッグまたはシリカゲルパケットの密閉気密容器に適切に保管することが非常に重要です。

フィラメントを保管するのを忘れて湿気にさらされたとしても、心配しないでください。問題なく乾燥させて再利用することはできますが、フィラメントスプールを 4 ～ 8 時間以上突き刺すのは楽しくないので、できるだけ湿気を避けて保管してください。

この情報がお役に立てば幸いです!

素晴らしい一日を！

PLAフィラメントは湿気を吸収しますか?

PLA の吸湿性は、シリカビーズまたはシリカゲルパケットの入った密閉容器に適切に保管されずに、長期間さらされたままにされると湿気を吸収することを意味します。 PLA が水分を吸収すると、もろくなって壊れやすくなり、印刷が難しくなります。ただし、フィラメントロールから水分を除去して元の状態に戻す方法があります。