3Dプリントにおける複合材料の力を解き放つ

前回のブログでは人気の3Dプリント熱可塑性樹脂のトレードオフを検証しました。低融点と扱いやすさでラピッドプロトタイピングに最適ですが、機械的性能—強度、剛性、耐熱性—でしばしば不足します。Fused Filament Fabricationに類似したプロセスで構築されるMarkforgedの3Dプリント複合材は、これら制限を克服し、従来の熱可塑性樹脂を日常的に超える特性を提供します。

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複合材料とは？

複合材料は2つ以上の構成要素を組み合わせ、各構成要素単独とは異なる特性を持つ最終製品を創出します。典型的なファイバー複合材は、構造を結合するマトリックスと、機械的挙動を駆動する補強材—カーボンやガラス繊維など—で構成されます。マトリックスと補強材の相乗効果により、複合材は軽量でありながら熱可塑性樹脂を凌駕します。例えば多くのカーボンファイバー積層は鋼鉄より強靭ながら、重量はわずか1/10です。

Markforgedの3Dプリント複合材は、Onyxと呼ばれるナイロンベース熱可塑性樹脂（マトリックス）と、4種類の連続ファイバー補強材—カーボン、ガラス繊維、高強度高温ガラス繊維（HSHT）、ケブラー®—のいずれかを組み合わせます。

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3Dプリント複合材

すべての複合材と同様、これらのパーツはマトリックスと補強材を備えます。Onyxが靭性と柔軟性を提供し、選択したファイバーが剛性、強度、または耐温性を付与します。

ガラス繊維

ガラス繊維はエントリーレベルの補強材です。ガラスフィラメントで構成され、低コストで印象的な性能を発揮。曲げ試験ではABSの4倍の強度、11倍の剛性を示し、純粋な熱可塑性樹脂以上の強度を求める産業用治具、ワークホルディング等に最適です。

カーボンファイバー

カーボンファイバーはMarkforgedファイバー中最強・最高剛性。比強度は6061アルミニウムのほぼ2倍で、3Dプリントパーツが機械加工金属を性能と重量の両面で凌駕します。荷重下でのたわみが最小限のため、精度と耐久性が重要な用途で優れます。多くの顧客がソフトジョー、最終用途コンポーネント、本来なら金属切削が必要な生産工具の製造に使用しています。

ケブラー®

ケブラー®は独自の耐久性と低密度—他ファイバーより15〜20%軽量—を提供。強度を失わず塑性変形可能で、カーボンファイバーの脆性破壊と対照的に、より漸進的で予測可能な破壊モードを示します。ケブラー強化パーツはハイモーション・高接触環境（エンドエフェクター、衝突試験ダミー、メカニカルストップ等）に最適です。

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高強度高温ガラス繊維（HSHT）

HSHTは耐熱性と卓越した衝撃性能を両立: ABS比30倍、PLA比100倍以上の衝撃強度。300°F（約149°C）まで剛性を維持し、高弾性で荷重除去時に形状復帰。繰り返しクランピング、熱衝撃、高衝撃力を受けるコンポーネント（溶接治具、サーモフォーム、金型インサート等）に最適です。

複合材3Dプリント

複合材3Dプリントは製造サイクル全体に新たな材料特性スペクトラムを開きます。コスト効率の良い強度ならガラス繊維、超高性能ならカーボン、耐久性ならケブラー、耐熱衝撃ならHSHTと、適切なファイバー選択により、以前は不可能または法外に高コストだったパーツ創出が可能になります。

3Dプリントが貴社ビジネスをどう変革できるか知りたい方は、製品スペシャリストにお問い合わせください。