3D プリントパーツの 10 の防水オプション:材料と後処理

ウォーターボトルのように常に水と接触するなど、雨やその他の湿気の多い気象条件にさらされる部品には、耐水性が不可欠です。 3D プリント技術では、耐水性のパーツを得るために考慮すべき要素がいくつかあります。材料、3D プリントプロセス、および後処理オプションです。

3D プリント耐水性素材

PLA などのほとんどの 3D プリント材料は、長期間水にさらされると劣化する可能性がありますが、金属は一般に水による酸化により錆びます。耐水性に優れた素材は、侵入保護コードに従って IP 67 および/または IP 68 に分類されます。

以下にリストされている 3D プリント材料を使用すると、表面処理をあまり行わなくても耐水性の 3D モデルを作成できます。

ポリプロピレン (PP)

食品包装のボトルや容器に人気の素材です。時間の経過とともに水を吸収する他の素材とは異なり、軽量で水をはじきます (疎水性)。

ポリプロピレンは非常に柔軟で、印刷中に層間の隙間がほとんどなく、良好な層間接着性を備えています。耐水性に加えて、酸や有機溶剤などの攻撃的な化学薬品にも耐性があります。耐熱性にも優れています。

適切な 3D プリント技術: MJF &SLS

ナイロン PA 12

この素材は弾力性に優れ、耐衝撃性に優れています。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、紫外線に対する安定性に優れています。 PA12 は、いくつかの防水特性と、全体的に優れた価格品質比を提供します。ただし、水との長期接触には適しておらず、耐水性を高めるためにエポキシコーティングなどの特定の表面処理が必要です。

適切な 3D プリント技術: SLS &FDM

ABS

この素材は耐水性印刷に優れています。 ABS は耐衝撃性に優れた丈夫な素材で、ガラス転移温度は約 105°C です。水性、リン酸、塩酸に対して高い耐性があります。ただし、日光によって損傷する可能性があります。スプリンクラーラインや排水管で一般的に使用されます。

適切な 3D プリント技術: FDM

ポリカーボネート

ポリカーボネートは、耐衝撃性に優れた透明な素材です。哺乳びん、詰め替え式の水筒に最適な素材です。

ポリカーボネートは、高い衝撃強度、安定性、優れた電気特性を備えた頑丈で非晶質の材料です。熱変形温度140℃で使用温度範囲が広がります。

適切な 3D プリント技術: FDM

PETG

PETG は、優れた耐薬品性、耐久性、優れた成形性を備えています。耐水性と防湿性に優れ、耐衝撃性に優れ、やや柔軟性があります。この材料は成形温度が低いため、消費者向けアプリケーションで人気があります。

PETG は、食品容器や液体飲料のボトルに一般的に使用されています。

適切な 3D プリント技術: FDM

ASA (アクリロニトリルスチレンアクリレート)

これは、耐候性が向上した非晶性の熱可塑性樹脂です。耐紫外線性と優れた機械的特性により、3D プリントのプロトタイピングに広く使用されています。 ASA は耐薬品性と耐熱性に優れており、ガラス転移温度は 108 度です。

適切な 3D プリント技術: FDM

ステンレス鋼 316L / 1.4404

ステンレス鋼に含まれるクロムの割合が比較的少ないため、耐水性があります。酸化（さび）に非常に強いです。ただし、塩素系の水でダメージを受ける可能性があります。通常、食品加工および実験装置、熱交換器、ナットおよびボルトで使用されます。

適切な 3D プリント技術: DMLS

耐水素材を使用した部品製作のコスト比較

Xometry の Instant Quote Engine のさまざまな耐水性 3D プリント材料を使用した部品の製造コストを比較してみましょう:

素材	3D プリント技術	1 ユニットあたりのコスト	10 個あたりの単価	100 個あたりの単価
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 ユーロ	€ 15.03	€12.73
ナイロン PA 12	FDM	€18.70	€10.35	€5.63
ABS	FDM	9.13 ユーロ	€6.34	2.57 ユーロ
ポリカーボネート	FDM	€34.45	25.89 ユーロ	€ 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 ユーロ	オンデマンド価格

3D プリントの防水技術

溶融堆積モデリング (FDM)、ステレオリソグラフィ (SLA)、および選択的レーザー焼結 (SLS) は、耐水性部品の製造に関しては最高の 3D プリント技術です。次の技術は、主に FDM 印刷プロセス中に適用して、印刷部品の耐水性を向上させることができます。

肉厚

層厚 0.15mm で印刷すると、良好な印刷品質と良好な耐水性パーツが得られます。壁の厚さを増やすことは、水への気孔率を減らす 1 つの方法です。壁の厚さは、層の高さを低くし、中実の充填物と高温を使用することで増加させることができます。

砲弾を増やす

経験則として、周囲が追加されるほど、耐水性の部品を製造できる可能性が高くなります。実際、壁の厚さが約 3 mm の 4 ～ 6 周の組み合わせは、防水部品に適しています。ただし、材料が異なれば周囲の限界も異なるため、選択した材料の周囲の限界を考慮することが重要です。

より高い印刷温度

温度が高いほど、すべての層の間の層の接着性が向上する場合があります。この改善された結合により、水漏れの原因となる層間ギャップが減少します。

耐水性パーツを得るための後処理オプション

ポストプロダクションプロセスは、パーツがサービスに必要な耐水性を備えていることを確認する確実な方法です。

蒸気平滑化

このプロセスには、層のブレンド、層の隙間の除去、部品の周囲のシールの締め付けが含まれます。これは、主に溶解可能な印刷物に溶剤を塗布することによって達成されます。化学溶剤は素材に多少特有のものであることに注意してください。

この表面処理は、MJF および SLS テクノロジで利用できます。

エポキシコーティング

エポキシを塗布する前に、3D パーツの表面を研磨してできるだけ滑らかにすることが重要です。これにより、エポキシを塗布するために適切に下塗りされます。 2 液性エポキシは、耐水性の 3D パーツを得るのに理想的な仕上げです。流動性は、3D プリントの亀裂、空隙、または隙間に吸い込むのに十分です。その後、エポキシが硬化して、防水性のある硬質層が生成されます。