透明・半透明のパーツの作り方

クリアパーツとプロトタイプには、さまざまな用途があります。幸いにも、さまざまな材料とプロトタイピング技術を自由に使用できるため、作成もかなり簡単です。

この記事では、透明部品と半透明部品の基本について説明します。必要な理由、使用できる材料、利用可能な製造技術、透明な部品の研磨や着色などのその他の考慮事項について説明します。

透明部分と半透明部分を使用する理由

製品設計者は、さまざまな理由で透明な部品を望むことができます。周りを見回すと、ガラス窓、シースルーコンテナ、プラスチックタンブラー、食品包装など、少なくとも1つの透明または半透明の人工物が表示されます。

ただし、一般的に、明確なパーツを作成する理由は3つ（場合によっては重複）あります。ここでそれらについて説明します。

透明性を忘れないでください 完全に透明であることを意味します。これにより、半透明で、素材の背後にあるものを正確に確認できます。 部分的に透明であることを意味します。これにより、マテリアルを通過する光や、マテリアルの背後にあるもののぼやけた表現を見ることができます。

• 可視性 ：まず、機能的な理由で人間が透けて見えるように透明に設計された部品があります。これには、窓、眼鏡、食品容器、IDカードホルダー、オフィスの文房具用のプラスチックの箱などが含まれます 。このカテゴリの一部は通常、完全に透明です。人間が透明な素材の背後にあるものを正確に確認できるように設計されています。
• ライト ：次に、人間の視覚とは関係のない機能上の理由でクリアする必要のあるパーツのカテゴリがあります。これらには、機械的または実用的な目的で光が透明な材料を通過しなければならないオブジェクトが含まれます。例としては、ソーラーパネルの窓、温室、テラリウムなどがあります。 懐中電灯やヘッドランプカバーなどのアイテム 、人間の視覚に関連していますが、ここでも考慮することができます。透明なプラスチックセクションの目的は、パーツの内部を明らかにすることではなく、光を放出することであるためです。
• 美学 ：第3に、透明または半透明のパーツがあり、その透明度は純粋に美的理由によるものです。人間はその部分を覗いたり、後ろから光が差し込んだりするのを見るかもしれませんが、これは実用的な目的には役立ちません。このような透明な部品には、透明なビデオゲームとコンピューターのハードウェア、おもちゃ、プラスチック製の腕時計、アクリル楽器、デザイナーバッグ、およびいくつかの工具/道具のハンドルが含まれます。

どのような資料がありますか？

透明または半透明の部品を作成するために、いくつかの材料を使用できます。これらは、使用する製造プロセスによって異なります。

プロセス	素材	長所	短所
SLA	透明樹脂	時間と費用の効率が良い 高解像度	非常に弱くてもろい サポート資料が必要
CNC加工	PMMA	非常に高いレベルの明快さ 磨きやすい	PCと比較して脆い
	PC	高い耐衝撃性 高温耐性	PMMAよりも明確ではありません PMMAよりも高価
	ABS	高い耐衝撃性 低コスト ストレスクラックに強い	PCよりも着色が難しい
射出成形	PMMA	非常に高いレベルの明快さ 磨きやすい 着色剤の混合が簡単	PCと比較して脆い 成形前に樹脂を乾燥させる必要があります
	PC	高い耐衝撃性 高温耐性	PMMAよりも明確ではありません PMMAよりも高価 成形前に樹脂を乾燥させる必要があります
	ABS	高い耐衝撃性 低コスト ストレスクラックに強い	PCよりも着色が難しい
ウレタンキャスティング	PX520 （PCのような）	より高い耐衝撃性	真のPCより劣る
	PX521 （PMMAのような）	より高いレベルの明快さ	真のPMMAより劣る

透明および半透明のパーツの作成方法

透明および半透明のプラスチック部品を製造するための4つの主要な技術があり、それらはすべて3ERPによって提供されます。それぞれの方法には独自の長所と短所がありますが、CNC機械加工と迅速な金型/射出成形は、一般的に最終用途の部品に適しています。

SLA

ステレオリソグラフィー（SLA）は、集束レーザーを使用してUV硬化性樹脂の層を固化する3D印刷プロセスです。これは、透明な部品、特にアンダーカットのある複雑な部品を作成するための最も高速で費用効果の高い方法の1つです。

利点：

非常に高速 費用対効果の高い 複雑なジオメトリをサポート 高解像度

短所：

弱くて脆い部品を生成します 印刷後にサポート構造を削除する必要があります ブランド固有の樹脂配合に限定された材料 複数のユニットを注文する場合は実用的または手頃な価格ではありません

ウレタンキャスティング

一時的なシリコーン型を使用してウレタン部品を製造するプロセスであるウレタン鋳造は、複雑さのレベルに関係なく、透明な部品の10〜20個のコピーを作成するための最良の方法です。 SLAのように、強力な部品は生成されませんが、優れた表面仕上げが生成されます。

利点：

費用対効果の高い 非常に簡単に色付けできます 2K成形をシミュレートする 見栄えが良い

短所：

透明性は100％ではありません 弱くて脆い部品を生成します カビは約20ショットしか持続しません

CNC加工

ブランクから材料を選択的に除去するサブトラクティブ製造プロセスであるCNC機械加工は、完全な透明性を備えたプロトタイプを実現する唯一の方法であり、DF23などの材料から乳白色の半透明部品を作成するためにも使用できます。小さなカッター（R0.1mm、R0.05mmなど）を使用すると、CNC加工でも非常に細かいディテールが得られます。

アクリル加工の詳細

利点：

高品質 高レベルの明快さ いくつかのマテリアルオプション

短所：

大量にかかる SLAよりも幾何学的な自由度が低い

射出成形

溶融樹脂を金型に射出するプロセスである射出成形は、特定の透明な部品に適しています。迅速なツーリング（低コストのアルミニウム金型の作成）は100以上の部品に適しており、生産用ツーリングは10,000以上の透明な部品が必要な場合に最適です。

利点：

高品質 大量の費用対効果 幅広い資料

短所：

少量（1〜100）の注文には適していません いくつかの幾何学的制限

その他の方法

レーザー切断やウォータージェット切断により、シンプルな形状の部品を作ることができます。これらの方法のいずれかを使用すると、CNC機械加工やウレタン鋳造には高すぎる可能性がある、または射出成形に機械的に適していない透明な材料のシートから部品を作成できます。

アクリルシートとPCシートのカット方法の詳細をご覧ください。

クリアパーツを磨いて色を付ける方法

ポリッシュ

透明なパーツを作るときは、必要なレベルの透明度を達成するために後処理が必要です。一般に、製造後に研磨することが、SLAおよびCNC部品を完全に透明にするための最良の方法です。

CNC機械加工された材料、特にPMMAの場合、アクリルは研磨装置によって引き起こされる可能性のある小さな引っかき傷に対して非常に耐性があるため、研磨によって透明度が大幅に向上します。研磨方法には、バフ研磨、火炎研磨（標準/重要でない部品用）、および光学加工が含まれます。 PCは引っかき傷に対してより脆弱であるため、透明度を高めるために蒸気研磨が使用されます。

研磨により、SLAパーツの透明度も向上します。これらの3D印刷された透明な部品の場合、ウェットサンディング、コルクボードのクリーニング、およびマイクロファイバークロスによる研磨の3つの部分からなるプロセスで、良好な結果が得られます。

色

研磨に加えて、通常は美的理由から、クリアパーツに色を導入することができます。射出成形またはウレタン鋳造部品を使用すると、着色剤やその他の添加剤を添加することで、成形段階での自己組織化と自己着色を促進できます。代わりに（または追加で）、成形プロセスの後にペイントの色合いまたはコーティングを追加することができます。これにより、最終的なパーツに2つの色を付けることができます。

CNC機械加工のクリアパーツの場合、サンドブラスト、着色、テクスチャペイントなどの手法を使用して外観を調整できます。着色プロセスを使用して、多くの透明なパーツで優れた側面を実現できます。可能な色には、赤、黄、青、オレンジがあります。 （灰色などの一部の色は制御が困難です。）ペイントは別の簡単なオプションですが、オレンジの皮などの問題が発生する可能性があります。望ましくないでこぼこの表面テクスチャです。

PMMAおよびPCパーツの色付け方法の詳細をご覧ください。