PLAフィラメントが脆くなるのはなぜですか?解決しましょう！

少し前ですが、久しぶりにフィラメントカラーでプリントしてみました。驚いたことに、フィラメントは何度も壊れ、結果として得られるプリントの全体的な品質は圧倒的なものでした.言うまでもなく、保管中にスプールを適切に保存することについてはあまり考えていませんでした. PLA フィラメントがもろくなったのはなぜなのか、疑問に思っているかもしれません。

PLA は吸湿性フィラメントであるため湿気にさらされると脆くなる可能性があります。つまり、湿気を吸収しますが、UV 放射 (太陽光) にさらされるとさらに損傷し、変色して脆く弱くなります。、簡単にスナップできます。これを避けるために、適切な保管をお勧めします。

PLA がもろくなったり、折れたりするのはなぜですか?

PLAまたはポリ乳酸の機械的構造はもろいことが知られていますが、環境条件は、すでにもろい状態に寄与します. PLA は吸湿性があり、大気中の水分を吸収するため、機械的構造が変化して脆くなります。

これに加えて、太陽の紫外線は PLA フィラメントとプリントの両方を分解します。最後に、すべての PLA フィラメントが同じ基準で製造およびパッケージ化されているわけではないため、結果として一部のブランドタイプは他のブランドタイプよりも壊れやすくなります。

水分を吸収した可能性があります

前述のように、PLA は吸湿性があります。つまり、空気中の水分を吸収して膨張し、その特性を変化させて印刷が複雑になる可能性があります。 PLA はナイロンや TPU よりも吸湿性が低いことに注意する必要がありますが、それでも短時間で十分な水分を吸収して印刷品質に悪影響を及ぼす可能性があります。

湿気にさらされたフィラメントは膨張し、ボーデンフィードチューブ内で詰まったり、壊れやすいフィラメントの通常の張力によって折れたりする場合があります。さらに、フィラメントの水分は押出機で沸騰し、蒸気が発生して泡が立ち、押し出されたフィラメントの一貫性に影響を与えます。これらの印刷の複雑さは、最終的に印刷の品質に影響を与えます。次の写真を見て、湿度が全体的な印刷品質に与える影響を理解してください。

紫外線にさらされた可能性があります

前述したように、PLA がもろくなり、簡単に切れてしまう最大の原因は太陽です。

フィラメントロールを直射日光の当たる窓の近くに置いたままにしておくと、1 ～ 2 日であれば影響はありませんが、1 ～ 2 か月そのままにしておくと、ほとんどが色の形で劣化に気づき始めます。

しかし、PLA は太陽に当たると弱くなり、もろくなるため、PLA に起こることはそれだけではありません。

PLA は常に、シリカビーズなどの水分を吸収するものと一緒に密閉容器に保管する必要があり、直射日光にさらさないでください。

この投稿の最後で、フィラメントの保管容器の作り方について詳しく説明します。

低品質のフィラメント

すべてのメーカーが同じ基準で 3D フィラメントを製造しているわけではありません。多くの場合、より大きな市場シェアを獲得するために、材料とプロセスは秘密にされています.これはビジネスの観点からはすべて問題ありませんが、「手頃な」価格で販売されている劣悪なフィラメントの代償を払うのは、知識のない消費者です。

染料の種類によってはフィラメントが脆くなるものもあれば、フィラメントの梱包と出荷に問題があるものもあります。生分解性の製品であるため、特に湿度の高い環境で一度開封すると、厳密な保管対策を実施しない限り、寿命が大幅に短くなります。

使用しているフィラメントの品質を確保するには、高品質のフィラメントを製造しているブランドを見つけて、そのブランドに固執することをお勧めします。使用するのに最適なブランドの独自の経験登録を作成するために、他のブランドを試すことができます。必ず 3D プリントプロセスを整理し、フィラメントとプリントを正しく保管および保存するために、常に余分な作業を行ってください。

もろい PLA フィラメントでプリントする方法

脆いフィラメントで印刷することは、衝突試験のダミーとして自分自身を設定するようなものです。クラッシュし、印刷に失敗します。しかし一方で、フィラメントが通常の使用を超えて脆くなっていることに気付かず、印刷時にのみこれを発見する場合は、湿気の問題を取り除くためにノズル温度を上げてみることができます.ただし、この小さなトリックは常に確実に機能するとは限らないため、そのフィラメントが乾燥して適切な状態に戻るまで使用しないことをお勧めします.

印刷業界では、ある程度論理に基づいて、フィラメントから湿気を取り除くと素材が元の状態に戻るという考えを保持しています。これはもっともらしいことであり、あり得ることでもありますが、運の要素も関係しています。

分解は天然資源から作られた生分解性製品で自然に起こり、湿気と紫外線は単にプロセスを加速させます.水分の吸収が最小限で、フィラメントがまだ有効期限内にある場合は、フィラメントを回収する試みが非常に実行可能であり、フィラメントを乾燥させることをお勧めします.

PLA の貯蔵寿命は、メーカーとフィラメントの全体的な品質に大きく依存します。それにもかかわらず、パッケージを開いた後に適切に保管されていれば、フィラメントは最大 2 年間使用できると期待できます。

これらの条件下では、フィラメントを元に戻すことができます。そのため、フィラメントを乾燥させるだけでなく、正しく保管して使用することも重要です。

PLAフィラメントの乾燥方法

PLAフィラメントには貯蔵寿命があり、フィラメントの使用を制限する他のしきい値があります.1つは吸湿です.上記の吸収が長期間にわたって行われ、分解が永続的になった場合、フィラメントを乾燥させても効果はありません。ただし、吸湿が最小限で、短期間で発生した場合は、フィラメントを乾燥させて通常の状態に戻すことができます。

ここでは、フィラメントをうまく乾燥させて印刷できる状態にするために使用されたいくつかの方法を示します。

フィラメントドライヤー: フィラメントドライヤーは、特に沿岸地域のような湿度の高い地域に滞在する場合に便利な機器です.フィラメントドライヤーは使用前にフィラメントを加熱し、その際に水分を蒸発させます。温度は常にフィラメントのガラス転移温度 (PLA の場合は約 65°C) より低いため、ドライヤーでフィラメントが溶ける心配はありません。
食品脱水機: 食品乾燥機の使用は、フィラメントのガラス転移温度を超えずに乾燥しやすい温度であるため、実際には理想的です。プロセスは遅くなりますが、時間をかけるだけの価値のある結果が得られます。
対流式オーブン: 通常の対流式オーブンを使用して、フィラメントを焼き乾燥させることができます。このプロセスは非常に遅く、フィラメントの乾燥には平均で 4 ～ 6 時間かかります。他に選択肢がない場合は、オーブンの温度を低く設定できる場合は、オーブンの温度を 40°C ～ 50°C に設定する必要があります。また、同じオーブンを使用して食品を調理するのはおそらく最適ではないことも述べておかなければなりませんが、確かに何度も調理しました.

PLA が湿気を吸収しないようにする方法

お住まいの地域の平均湿度レベルに関係なく、フィラメントを正しく保管することをお勧めします。簡単な解決策は、シリカゲルを入れた Ziploc バッグを使用して、バッグに閉じ込められたわずかな水分を吸収することです。シリカゲルを入れた気密または密閉容器も良い選択肢であり、保管にはさらに良いかもしれません.

3D 素材用に指定された部屋がある場合は、除湿機を使用すると湿度を制御できます。部屋に出入りすると湿度が高くなるため、これは明らかに、保管しているフィラメントの量と印刷の頻度によって異なります。

フィラメントを外部要素から保護することは標準的な方法である必要があり、フィラメントをプリンターにディスペンスする際に、フィラメントを不必要に外気にさらすべきではありません。湿度を制御するためにシリカゲルを入れた保管ボックスを使用することができ、フィラメントはドライボックスから押出機に直接供給されます。これにより、これまで抱えていた湿気の問題が文字通り解消されます。

ドライボックスを使用する利点は、フィラメントの端がサイズの開口部からエクストルーダーに直接供給されることです。これにより、フィラメントが湿気から保護されるだけでなく、フィラメントが絡まるのも防止されます。

フィラメントドライボックスの作り方

フィラメントドライボックスは、フィラメントが完全に保存され、すぐに使用できるようにするため、3D プリントの重要なコンポーネントです。ドライボックスは本質的に、ボックス内の水分を抽出するためのシリカゲルが入った気密性のあるボックスですが、改良された設計には乾燥プロセスを促進するためのヒーターが含まれています.

加熱式ドライボックスを製造している会社 (ブランド) はいくつかありますが、独自の加熱式ドライボックスを数分の 1 の価格で簡単に作成でき、ブランドモデルと同様に機能します。

主なアイデアは、フィラメントを乾いた状態に保ち、印刷できる状態に保つことです。独自の加熱ドライボックスを作成する利点は、3D プリント作業に合わせて設計できることです。たとえば、あまり印刷せず、フィラメントの種類や色をめったに変更しない場合は、より小さなユニットが目的に役立ちます.逆に、2 つまたは 3 つの異なる種類のフィラメントを使用する場合は、より大きな加熱ドライボックスが適しています。

独自の加熱式ドライボックスを構築するために基本的に必要なものは、次の安価なアイテムです:

通常使用するスプールの数を入れるのに十分な大きさのプラスチック容器。容器は、空気の流れを制限するために密閉された蓋を備えていることが望ましい。ただし、加熱された空気には小さな出口が必要になるため、容器が 100% 気密である必要はありません。
フィラメントスプールがボックス内で自由に回転できるようにするシステム。ローラーがよく使用されますが、これによりボックスで使用できるスプールサイズが制限されるため、使用するリールサイズに基づいて考慮する必要があります。
温度と湿度の両方の値を監視できるゲージ
通常約 32°C に設定されているスプールまたはスプールの下に配置される平らな電気爬虫類ヒーター
水分を吸収するためのシリカビーズまたはパケット。シリカビーズはオレンジ色で、水分が飽和すると緑色に変わります。オーブンで乾燥させ、オレンジ色に戻ったら再利用できます。
フィラメントが通るようにコンテナにドリルで穴を開ける必要があります。フィラメントをプリンタの供給機構に直接供給できる標準のプラスチックパイプを各排出口に取り付けることをお勧めします。これにより、フィラメントがプリンターに入るときにフィラメントが暖かく保たれます。

Becky Stern が独自のフィラメントドライヤーボックスの作り方を紹介しているこの素晴らしいビデオをご覧ください: