3Dプリント部品の耐水性を高める10の実証済みソリューション: 材料と後処理

雨や湿気の多い気象条件、水瓶のような常時水と接触する用途では、耐水性が不可欠です。3Dプリンティング技術で耐水性のある部品を得るには、材料、3Dプリンティングプロセス、後処理オプションのいくつかの要素を考慮する必要があります。

3Dプリンティング用耐水性材料

PLAのような多くの3Dプリンティング材料は、長期間水にさらされると劣化しますが、金属は一般的に水による酸化で錆びます。優れた耐水性を持つ材料は、侵入保護コード（IPコード）に基づきIP67および/またはIP68に分類されます。

以下に挙げる3Dプリンティング材料は、大がかりな表面処理なしで耐水性のある3Dモデルを作成するのに使用できます。

ポリプロピレン (PP)

この材料は食品包装ボトルや容器で人気があります。軽量で、他の材料が時間とともに水を吸収するのとは異なり、水を弾きます（疎水性）。

ポリプロピレンは非常に柔軟で、プリント時に層間の隙間が少なく層間接着性に優れます。耐水性に加え、酸や有機溶剤などの強力な化学薬品にも耐性があり、耐熱性も良好です。

適した3Dプリンティング技術: MJFおよびSLS

ナイロン PA 12

この材料は優れた弾性と高い耐衝撃性を持ちます。化学薬品、アルコール、燃料、油、洗剤に対する耐性が優れています。耐候性と紫外線安定性も良好です。PA12はある程度の水密性を持ち、全体的に優れたコストパフォーマンスを発揮します。ただし、長期間の水との接触には適さず、エポキシコーティングなどの特定の表面処理を施すことでより高い耐水性が確保できます。

適した3Dプリンティング技術: SLSおよびFDM

ABS

この材料は耐水性プリントに最適です。ABSは高い耐衝撃性と靭性を備え、ガラス転移温度は約105℃です。水性、リン酸、塩酸に高い耐性があります。ただし、日光によって劣化する可能性があります。スプリンクラー配管や排水管によく使用されます。

適した3Dプリンティング技術: FDM

ポリカーボネート

ポリカーボネートは優れた耐衝撃性を持つ透明材料です。哺乳瓶や繰り返し使用する水筒に最適です。

ポリカーボネートは靭性があり非晶質で、高い衝撃強度、安定性、優れた電気的特性を持ちます。熱変形温度140℃という広い使用温度範囲を有します。

適した3Dプリンティング技術: FDM

PETG

PETGは優れた耐薬品性、耐久性、成形性を持ちます。強力な水分バリアと優れた耐衝撃性を備え、わずかに柔軟です。成形温度が低いため、消費者向け用途で人気があります。

PETGは食品容器や液体飲料ボトルに一般的に使用されます。

適した3Dプリンティング技術: FDM

ASA (アクリロニトリル・スチレン・アクリレート)

これは耐候性を向上させた非晶質熱可塑性樹脂です。UV耐性と優れた機械的特性により、3Dプリンティングでの試作に広く使用されます。ASAは耐薬品性と耐熱性に優れ、ガラス転移温度は108℃です。

適した3Dプリンティング技術: FDM

ステンレス鋼 316L / 1.4404

ステンレス鋼に含まれる比較的少量のクロムが耐水性をもたらします。酸化（錆）に強いですが、塩素系の水によって損傷を受ける可能性があります。食品加工・実験室機器、熱交換器、ナット、ボルトなどに典型的に使用されます。

適した3Dプリンティング技術: DMLS

耐水性材料を使用した部品製造コストの比較

Xometryのインスタント見積もりエンジンによる、さまざまな耐水性3Dプリンティング材料を使用した部品製造コストの比較を見てみましょう:

材料	3Dプリンティング技術	単価 (1個)	単価 (10個)	単価 (100個)
ポリプロピレン	MJF	€ 51.00	€ 11.72	€ 8.89
ポリプロピレン	SLS	€ 51.00	€ 31.57	€ 30.69
ナイロン PA 12	SLS	€ 20.96	€ 15.03	€ 12.73
ナイロン PA 12	FDM	€ 18.70	€ 10.35	€ 5.63
ABS	FDM	€ 9.13	€ 6.34	€ 2.57
ポリカーボネート	FDM	€ 34.45	€ 25.89	€ 25.03
PETG	FDM	€ 10.84	€ 4.28	€ 3.32
ASA	FDM	€ 18.75	€ 6.60	€ 3.99
ステンレス鋼 316L / 1.4404	DMLS	€ 387.12	€ 294.83	要問い合わせ

耐水性を実現する3Dプリンティング技術

溶解積層造形 (FDM)、光造形 (SLA)、選択的レーザー焼結 (SLS) は、耐水性部品の製造において最適な3Dプリンティング技術です。以下の技術は主にFDMプリントプロセスで適用し、プリント部品の耐水性を向上させることができます。

壁厚

層厚0.15mmでプリントすると、良好なプリント品質と耐水性部品が得られます。壁厚を増やすことは、水に対する多孔性を減らす一つの方法です。壁厚は、低層高、ソリッドインフィル、高温を使用することで増やせます。

シェル数の増加

経験則として、周壁（パリメータ）を多く追加するほど、耐水性部品が得られる可能性が高まります。実際、約3mmの壁厚と4〜6の周壁の組み合わせが水密部品に適しています。ただし、材料によって周壁の限界が異なるため、選択した材料の周壁限界を考慮することが重要です。

高いプリント温度

高温は層間の接着性を向上させる可能性があります。この改善された結合により、水漏れの原因となる層間隙間が減少します。

耐水性部品を得るための後処理オプション

後処理プロセスは、部品が使用環境に必要な耐水性を持つことを確実にする確実な方法です。

蒸気平滑化

このプロセスは、層の融合、層間隙間の除去、部品周りのシールの締め付けを伴います。主に溶剤を溶解性プリントに適用することで達成されます。化学溶剤は材料によってある程度特異的であることに注意が必要です。

この表面処理はMJFおよびSLS技術で利用可能です。

エポキシコーティング

エポキシを塗布する前に、3D部品の表面をサンディングとポリッシングで可能な限り滑らかにすることが重要です。これにより、エポキシ塗布のための適切な下地が整います。二液性エポキシは、耐水性3D部品を得るための理想的な仕上げです。その流動性は、3Dプリントのクラック、ボイド、隙間に浸透するのに十分です。エポキシが硬化して水密な硬い層を形成します。

結論

Xometry Europeでは、高品質で機能的な耐水性部品を製造するために必要な材料、3Dプリンティングプロセス、後処理オペレーションを提供しています。インスタント見積もりエンジンで、さまざまな材料、技術、仕上げオプションを確認し、3Dモデルをアップロードしてください。