メーカー向けガイドライン：試作に最適な材料の選定

はじめに

私たちはプラスチックの世界に生きています。朝起きて最初にすることは、プラスチックの一片を口に入れ、それで歯を磨くことです。それからプラスチック袋から食べ物を取り出し、プラスチック製キッチン家電で調理し、いくつかのプラスチック製品を持って仕事に行き、30%がプラスチックでできた車を運転します。そう、私たちはプラスチックの世界にいます。プラスチックは安価で、加工しやすく、耐久性があります。これで物を作るのに理想的、ですよね？ まあ、いくつかニュアンスがあります。

あらゆる場面に対応する数千種類のプラスチックがあります。しかし、あなたの製品に適した材料をどう選ぶのでしょうか？ もちろん、完璧なマッチを探すために多くの時間を費やし、あなたの設計に理想的な非常に複雑な配合を選ぶこともできます。しかし、その前に、試作段階でいくつかの一般的なプラスチックを検討すべきです。つまり、それらは見つけやすく、最も普及した材料のため製造技術がより進んでいるからです。ここでは、どのプラスチック試作メーカーからでも選べる、遠くて高価なところを探さなくて済む、人気の試作材料リストを紹介します。

ポリメタクリル酸メチル（PMMA）

概要. PMMAという複雑な響きのポリマー名は聞いたことがないかもしれませんが、アクリルガラスについてはきっと聞いたことがあるでしょう。それは文字通りあらゆる場所で使われています。車のライト、窓、ディスプレイ、ランプ。

利点. PMMAは透明で割れにくいです。少なくともガラスよりはるかに。これらの特性と耐食性により、PMMAは私たちの生活に浸透しました。さらに、この材料は非常に加工しやすく、切断、鋳造、成形が可能です。剛性があり、寸法安定性があり、160℃までの温度で作動します。

欠点. ガラスよりタフですが、他のプラスチックと比較すると依然として脆いです。また、水と一部の炭化水素（アルキン元素）に弱いです。水と接触するとPMMAは膨潤し、炭化水素で溶解します。

用途. ガラスの破損が非常に起こりやすい場面でのガラス代替として広く使用されます。信号機や自動車ランプなど。アクリルガラスは実験やデモンストレーション（例：航空力学チャネルテスト）にもよく使われます。医療分野でも用途があります。多くの医療機器は透明で耐久性があるためPMMAで作られます。一部のレンズもPMMA製です。ガラスのように磨けて透明なもの、または透明な筐体に物体を埋め込みたい場合は、PMMAを検討すべきです。

ナイロン

概要. PMMAが剛性で脆いのに対し、ナイロンは柔軟で強靭です。ナイロンの本当に面白い部分は、その卓越した特性により繊維を作れることです。つまり、あなたも時々プラスチックの服を着ているのです。

利点. ナイロンは非常に柔軟でありながら強靭で、卓越した耐摩耗性も備えています。割れません。非常に軽量で、耐熱温度はPMMAより高く195℃に達します。

欠点. ナイロンは化学薬品と腐食に対してそれほど強くありません。一部の酸、アルカリ、その他の強力な液体で溶解します。日光に弱く、UV光により微細構造を弱める分子が形成されます。PMMAと同様に水中で膨潤します。また、収縮率が高く、射出成形には不利です。

用途. ナイロンの最も普及した用途は繊維です。私たちの多くのものはナイロン製、または少なくとも一部を含みます。ドレス、バックパック、一部のナプキン、そして最も重要なのは自動車タイヤ。優れた強度と耐摩耗性により、互いに擦れ合う部品によく使用されます。ベアリングやギア機構が必要な場合、ナイロンは良い選択です。

アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ABS）

概要. アディティブ製造の台頭により、ABSは最近本当に人気になりました。低収縮、優れた成形性、比較的安価なためです。現在、ABSはラピッドプロトタイピングの主要プラスチックです。

利点. まず、ABSは他のプラスチックが弱いほとんどの薬剤に耐性があります。酸、アルカリなどが含まれます。非常に光沢があり、製品を光沢させたい場合は検討すべきです。また、耐衝撃性もあります。

欠点. まず、この材料は他と比較してそれほど強くありません。第二に、ABSの実用温度は90℃未満と非常に低いです。わずかに毒性があるため、おもちゃや子供用品への使用は悪い考えです。かなりの収縮率もあります。

用途. 安価で成形しやすく、3Dプリントに最適なので、多くのカスタムまたは自作部品がこれで作られています。光沢があるため、一部の家電や携帯電話はこれで筐体を作っています。予算が最も強くない、または設計について本当に不安な場合、ABSで試作を3Dプリントまたは切削加工することを提案します。そうすれば多額の費用を払う必要がありません。

ポリオキシメチレン（POM）

概要. このプラスチックは他のプラスチックの中で最も結晶に近い微細構造を持つため、金属に最も対応する特性を持ち、軽量性を維持しながら本当に多くの部品に適しています。

利点. 高強度と疲労耐性がPOMの特徴です。また、優れた高温安定性（最大166℃）を持ちます。非常に剛性があり、耐食性があり、良好な摩擦特性を持ちます。また、湿気に強い数少ないプラスチックの一つです。

欠点. 多くの中でも、最も困るのは不均一な収縮です。予測が非常に困難で、プラスチックを鋳造または成形する際の厄介ごととなります。さらに、このプラスチックは強化粒子によりかなり硬く、この材料を切削する際に工具を大幅に摩耗させます。

用途. このプラスチックは非常に高い引張特性を持つため、エンジニアリング部品や機械によく使用されます。例えばプラスチックポンプ、優れた摩擦特性があるため。頻繁に湿気を吸収する部品は、膨潤しないようPOMで作られます。

ポリカーボネート（PC）

概要. PCは常にガラスとPMMAと競合しています。透明なものを作る場合、これらの材料から選ぶことになります。PCは着色してカラーガラスにでき、不透明な改質もあります。

利点. PCはPMMAやガラスよりはるかに高い耐衝撃性を持ちます。この材料は高耐熱性を持ち、150℃以上の温度で作動します。

欠点. PCはUV光の下では少し劣ります。長期間で透明性を失います。また、傷つきやすいため、透明試作は特殊フィルムで覆われます（例）。食品や有機物には使用しないでください。時間経過とともに有害な蒸気を放出する可能性があります。

用途. 透明なものはPMMAと同じくらいPCで作れます。自動車ライトや強化ガラスなど。ラピッドプロトタイピングで広く使用され、PMMAより多いため、PC試作はある程度安価です。本当に高強度の透明または着色部品を試作したい場合は、PCを検討すべきです。

以上が最も普及したプラスチックの選択肢でした。覚えておいてください：剛性か柔軟性かを選び、作動条件と温度を考慮し、引張解析を行い、最後に透明性が必要かどうかを決めてください。

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