3Dプリントを防水化する実証済みテクニック：気密・耐久性のある造形を実現

3Dプリントを防水化する方法はいくつかあります。厚いレイヤーでプリントする、耐水性フィラメントを使う、太いエクストルーダーを使う、パリメータ（周壁）を増やす、高温設定でプリントする、複雑でないモデルをプリントする、後処理を行う、などです。

具体的なプロセスをこのガイドで確認してください。

3Dプリンター自体を防水化するには？

高品質な3Dプリンターエンクロージャーを導入することは、機械を偶発的な水濡れから守るだけでなく、他の理由でも有益です。埃や風から守れ、保温性も向上します。

温度維持は、3Dプリントの密着を促進する優れた環境を確保し、結果として耐水性を改善します。

プリンターの防水パーツ造形能力を高めるその他の対策：

• 欠陥を引き起こさない範囲で最高温度設定でプリントする
• 大口径ノズル搭載の3Dプリンターを選ぶ
• 耐水性フィラメント対応のプリンターを選ぶ

PLAプリントを防水化するには？

PLAプリントを防水化する手段の一つは、ワックスを塗布することです。ワックスは入手しやすく、プリントの防水化以外にも、例えばチタンアルミニウム窒化物で超硬工具をコーティングして強度を高める用途などでも使われます。

全ての3Dプリントは目的が異なります。コストを抑えたいなら、ワックスを塗るべき箇所と塗らない箇所を判断してください。

もう一つの選択肢は、定着スプレー塗料を使うことです。これもPLAプリントの耐UV性を向上させます。後処理での溶液による硬化処理も気密性改善に役立ちます。

PLAオブジェクトの防水化を含め、他の3Dプリントの防水化方法はこの後詳しく説明します。

PLAは水中でどのくらい持つか？

PLAは、条件が整えば1.5〜3ヶ月で水中分解します。これはPETベースの袋の約4倍の速さです。常温では分解は遅くなります。

2017年の研究によると、25℃の海水中で1年後もPLAは分解していませんでした。したがって、家庭用コンポストや埋立地では分解しにくいですが、高温の工業用コンポストではより良く分解されます。

PLAプリントは濡れるのか？

このバイオプラスチックはジャガイモ、米、トウモロコシなどの植物由来です。開放環境に放置すると、数ヶ月で水分・二酸化炭素・メタンに分解されます。

PLAが速く分解されることは、環境中の水分を吸収して分解を加速させる、つまり「濡れる」性質があることを示しています。

3Dプリント防水パーツのためのヒント

3Dプリントは通常、中空のレイヤー積み重ねで製品を作ります。これらの隙間から液体が浸透・漏出します。モデルの防水性を高めれば、容器として使用でき、風雨にも耐えられます。

以下のセクションで、この問題を解決するテクニックを見ていきます。

3Dプリントの防水化：10のベストメソッド

1. 耐水性材料を使用する

防水・耐水性のある3Dモデル作成に役立つフィラメント：

• PP（ポリプロピレン）

ボトル、容器、食品包装などに人気の選択肢です。他の材料が水分を吸収するのに対し、ポリプロピレンは疎水性で水を弾きます。

このプラスチック（Amazonで見る）は、水密プリントが必要な人に適しています。層間密着が良く柔軟性があるため、プリント中にレイヤー間の穴や隙間ができにくいです。

防水性に加え、有機溶剤、アルカリ、酸などの強力な化学薬品にも耐性があります。

• PP GF30

PP GF30は防水性に加え、UV、高熱、化学薬品など過酷な環境条件にも耐性があります。

PPとの違いは、30%のガラス繊維が追加されている点です。強化ガラス繊維により、防水性と軽量性を維持しつつ、剛性と強度が向上しています。航空宇宙産業でのプリントに人気です。

• PET-G（ポリエチレンテレフタレートグリコール修飾）

PET-Gは耐水性があり、使いやすい材料を求める人に適しています。使いやすさはPLAに近いですが、より強靭な技術的特性を持ちます。

2. 壁厚を増やす

レイヤー高さをわずかに増やすことで、3Dプリントのインターフェースを最小化し、漏れを減らせます。

3. オーバーエクストルージョン（過剰押出）

スライサー設定で調整します。プリント速度を下げ、押出倍率を上げます。わずかに粗い押出しにすることで、フィラメントが既存レイヤーとより良く融合します。

ただし、オーバーエクストルージョンは設計品質を下げる可能性があります。

4. パリメータ（周壁・シェル）を増やす

デザインに大きく影響せずに3Dプリントを防水化する優れた方法です。3Dモデルの周りにパリメータやシェルを追加すると、プリントと水の間に余分な保護層と空間が生まれます。

5. 複雑でないモデルをプリントする

必ずしも第一選択肢ではありませんが、防水化には有効な手段です。鋭いコーナー、オーバーハング、複雑なライン・ディテールを持つデザインは、レイヤー密着のエラーと隙間が生じやすいです。

6. 高温プリント（ホットプリント）

レイヤーを可能な限り高温にしてレイヤー密着を改善し、隙間を通る流体を最小化します。冷却ファンをオフにしてレイヤー同士をより良く密着させます（プロジェクトを台無しにしない範囲で）。

7. 太いノズルを使用する

レイヤーが広く高ければ、流体が通過するインターフェースが減ります。太いノズル（Amazonで見る）でプリントすると、モデルが速く完成し、太い材料ストランドが残ります。結果として、新しいレイヤー堆積時、前のレイヤーがより高温な状態を保てます。

ノズル径0.6mmまたは0.8mm程度が、プリントの不浸透性向上に優れた選択です。

8. エポキシ樹脂コーティング

プリントにエポキシ樹脂をコーティングするのも防水化の一手法です。

エポキシは接着や仕上げ製品の平滑化にも適しています。考慮すべきは3Dオブジェクトの用途です。最良の解決策は食品安全性のあるエポキシを選ぶことです。

9. 溶剤を使用する

ABSにアセトン、PLAにクロロホルム（アセトンも可）を使うなど、溶剤塗布で表面を平滑化します。レイヤー同士を結合させ、気密性を高めます。

10. ワックスで3Dプリントを防水化

ワックスもエポキシ以外の優れたコーティング剤です。

• まず、3Dパーツを埃と全ての残留物から綺麗にします。
• ヒートガンなどの熱源でワックスを溶かします。3Dプリントオブジェクトにブラシで塗布し続ける間、ワックスを温かい状態に保ってください。
• ワックスを冷やし、余分なワックスを剥がします。

驚くべきことに、3Dオブジェクトを水密にするには少量のワックスで十分です。大量の3Dプリントパーツで構成される大型オブジェクトでない限り、1/4カップ程度で事足ります。

PLAは耐水性か？

PLAは耐水性ではありません。 成分の大半が有機物のため、水分を吸収します。これは有機成分ほど速く劣化するという意味ではありません。それでも、PETGやPPなど他の3Dプリント材料より速く分解されます。

最終考察

防水容器を作る最良のアプローチは、耐水性フィラメントを使うことです。しかし、上記で議論した様々なテクニックを組み合わせることで、頑丈な防水3Dオブジェクトを得ることができます。