3D プリンター フィラメント ガイド:種類、材料、実際の用途

3D プリンティング フィラメントは、熱溶解積層モデリング 3D プリンタに供給される熱可塑性ワイヤです。人気のあるフィラメントの 2 つである PLA と ABS は、それぞれ 1930 年と 1940 年にすでにさまざまな用途に使用されていました。 1981 年に、熱硬化性ポリマーが 3D プリンターのフィラメントとして使用されました。 FDM (溶融堆積モデリング) が 1988 年に発明されたとき、従来のプラスチック フィラメントはすでに使用されていました。 

3D プリンターのフィラメントには、シルク、木材、ブロンズ、ゴールド、カーボンなど、さまざまな素材があります。これらのフィラメントの太さは 1.75 mm と 3 mm で、スプールで販売されています。フィラメントのコストは、タイプ、品質、ブランド、特性に応じて、10 ドルから 120 ドル以上の範囲になります。

この記事では、3D プリンターのフィラメントの種類、材料、およびその用途について説明します。

詳細については、3D プリントについて知っておくべきことすべてに関するガイドを参照してください。

3D プリンターのフィラメントの種類は何ですか?

以下に、さまざまなタイプの 3D プリンタ フィラメントを示します。

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標準プラスチック フィラメント: 一般的に使用される 3D プリント フィラメント、つまり ABS (アクリロニトリル ブタジエン スチレン) と PLA (ポリ乳酸) です。 PLA は耐衝撃特性で知られていますが、ABS はより丈夫で軽量です。 

その他の熱可塑性フィラメント: これらには、ナイロン (ポリアミド)、PET (ポリエチレン テレフタレート)、PVA (ポリビニル アルコール)、ASA (アクリロニトリル スチレン アクリレート)、および HIPS (耐衝撃性ポリスチレン) が含まれます。これらのフィラメントの用途は、その特性に応じて異なります。たとえば、HIPS と PVA は、その溶解性の特性により、二重押出プリンターのサポート材料として一般的に使用されます。  

柔軟なフィラメント: これらは、ゴムと硬質プラスチックの特性を組み合わせたフィラメントです。例としては、TPE（熱可塑性エラストマー）、TPU（熱可塑性ポリウレタン）、アンフォラフィラメントなどが挙げられます。 TPE と TPU はどちらも、柔軟性が必要な設計によく使用されます。 

エキゾチックなフィラメント: これらは PLA などのベース素材を利用し、特別な添加剤で強化して追加の機能を実行します。例としては、砂岩、木材、絹、金属、磁性フィラメントなどがあります。さまざまなフィラメントの用途は、最終製品の望ましい仕上げによって異なります。たとえば、シルク フィラメントでは、シルクのような仕上がりが望まれます 。

3D プリンターのフィラメントに使用される材料は何ですか?

3D プリンティング フィラメントには、熱可塑性プラスチック、シルク、カーボンファイバー、金属、木材、セラミック、砂岩など、さまざまな素材があります。材料の選択は、用途と完成したプリントの望ましい特性によって異なります。  一般的なマテリアル オプションを以下に示します。

1.ポリ乳酸

PLA は、コーンスターチやサトウキビなどの再生可能資源に由来する熱可塑性フィラメントです。 PLA は、ポリプロピレン (PP)、ポリスチレン (PS)、またはポリエチレン (PE) と同様の特性を持っています。詳細については、PLA とは何かに関する記事をご覧ください。

2.アクリロニトリル

アクリロニトリルは、ABS および ASA の製造に使用される化合物です。 ABSは優れた衝撃強度と耐摩耗性を誇ります。 ASA は、より極端な気象条件や屋外用途向けに開発されました。 

3.ポリエチレンテレフタレートグリコール

PETGは耐久性、耐薬品性に優れた熱可塑性ポリエステルです。 PET のより高度な形式です。 「G」はグリコールを表し、追加の特性を提供するために追加されます。 PETG は PET に比べて強度と耐久性に優れており、耐衝撃性が高く、高温にも適しています。詳細については、PETG プロパティに関するガイドをご覧ください。

4.熱可塑性ポリウレタン

TPU はポリウレタン プラスチックであり、TPE のサブセットです。 TPE と比較して、TPU はより丈夫で剛性が高いため、より重くて丈夫で耐久性のあるプロトタイプに適しています。

5.エキゾチックなフィラメント

エキゾチック 3D プリンティング フィラメントは、添加剤で強化されたベース素材を備えた複合フィラメントです。これにより、特別な機械的特性と仕上げが得られます。 

3D プリンターのフィラメントに最適な材料は何ですか?

3D プリンターのフィラメントに最適な材料は、用途や求められる特性によって異なります。表 1 は、さまざまなフィラメントとその特性を比較しています。

表 1. 3D プリンターのフィラメントの比較

フィラメント 価格 (kg あたり) 耐久性 柔軟性 強さ 食品の安全

フィラメント

ABS

価格 (kg あたり)

$10

耐久性

高

柔軟性

中

強さ

中

食品に安全

いいえ

フィラメント

人民解放軍

価格 (kg あたり)

$15

耐久性

中

柔軟性

低

強さ

中

食品に安全

はい

フィラメント

ナイロン

価格 (kg あたり)

$50

耐久性

高

柔軟性

高

強さ

高

食品に安全

はい

フィラメント

PETG

価格 (kg あたり)

$15

耐久性

高

柔軟性

高

強さ

中

食品に安全

はい

フィラメント

PVA

価格 (kg あたり)

$40

耐久性

中

柔軟性

低

強さ

高

食品に安全

はい

フィラメント

ASA

価格 (kg あたり)

$30

耐久性

高

柔軟性

低

強さ

中

食品に安全

いいえ

フィラメント

パソコン

価格 (kg あたり)

$30

耐久性

高

柔軟性

中～高

強さ

高

食品に安全

いいえ

フィラメント

TPE

価格 (kg あたり)

$40

耐久性

中程度

柔軟性

高

強さ

低

食品に安全

はい

フィラメント

TPU

価格 (kg あたり)

$45

耐久性

高

柔軟性

中～高

強さ

中～高

食品に安全

はい

フィラメント

砂岩

価格 (kg あたり)

$30

耐久性

低

柔軟性

低

強さ

低

食品に安全

いいえ

フィラメント

木材

価格 (kg あたり)

$25

耐久性

中

柔軟性

中

強さ

中

食品に安全

いいえ

フィラメント

ヒップ

価格 (kg あたり)

$20

耐久性

高

柔軟性

中

強さ

低

食品に安全

はい

フィラメント

カーボンファイバー

価格 (kg あたり)

$30

耐久性

高

柔軟性

低

強さ

中

食品に安全

いいえ

ABS と PLA は最もコスト効率の高いフィラメント オプションの 2 つで、価格はそれぞれ 10 ドルと 15 ドルからです。ほとんどの複合フィラメントはベース素材として PLA を使用し、強化のためにいくつかの添加剤を加えてその特性を採用しています。これにより、中程度から低い耐久性、柔軟性、強度を備えた複合材料が得られます。ただし、HIPSやカーボンファイバーは例外的に耐久性が高くなります。 

詳細については、3D プリントに最適な材料に関するガイドを参照してください。

3D プリンターのフィラメントの強度に影響を与える要因は何ですか?

3D プリンターのフィラメントの強度に影響を与える要因は次のとおりです。

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引張強さ: 物体を引っ張る力に耐えるための引張強度が必要な部品の場合、PETG と PC の両方が好ましい選択肢となります。 PETG は層間の結合が強力です。

衝撃強度: 耐衝撃性の点で最も強力な 3D プリンタのフィラメントには、ABS、PETG、PC、TPU が含まれます。

引裂強度: 高い引き裂き強度が必要な部品には、TPU フィラメントが適しています。

最強の 3D プリンター フィラメントとは何ですか?

ポリカーボネートは最も強力な 3D プリンターのフィラメントです。引張強度は 70 MPa で、衝撃強度に優れています。

3D プリンターのフィラメントのメンテナンス

3D プリンターのフィラメントのメンテナンスはストレージに依存します。適切な保管ソリューションを選択するときは、フィラメントが使用される気候、保存期間、環境を考慮してください。たとえば、PLA の有効期限は 2 ～ 3 年です。一般的なメンテナンスには、PLA を涼しく乾燥した暗所 (湿気のない保管場所) に保管することが含まれます。 2 年後、印刷品質が低下し始める可能性があり、フィラメントの交換が必要になる場合があります。

3D プリント製品の耐久性に影響を与える要因は何ですか?

次の要因は 3D プリンターのフィラメントの耐久性に影響します。

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レイヤーの厚さ: 印刷されたオブジェクトの層の厚さは、その材料特性の範囲内でオブジェクトがどの程度の強度になるかに影響します。 

素材の品質: 通常、高品質の素材はパフォーマンスが良く、耐久性にも優れています。

適切な温度: 3D プリント用フィラメントが異なれば、温度感度も異なります。フィラメントの指定温度範囲をメモし、最終製品の作成時に発生する温度条件と一致していることを確認してください。  

撤回: 後退が高すぎると、プリントヘッド内のエアポケットによって小さな隙間や塊が発生します。プリンターが十分に後退しない場合、ノズルの移動中に目に見えるにじみが発生します。ノズルが移動する前に材料の押し出しを停止しないため、フィラメントがフィーチャー間で糸を引くことになります。 

パーツの方向: 3D プリントされたパーツは、プリント ベッドに平行な面で最も強くなりますが、造形方向には本質的に弱くなります。

インフィルと周囲: 印刷パーツの充填密度を高めると、パーツの剛性が増し、変形が防止されます。

3D プリンターのフィラメントの用途は何ですか?

以下に、3D プリンタのフィラメントで印刷されたプリントの使用例の一部を示します。

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医療: 医療用縫合糸、インプラント、医療機器、補綴物として使用されます。 

産業用: 機能部品やプロトタイプ、カスタム ツール、射出成形用の金型を印刷するために使用されます。  

スポーツ: ホッケーのスティック、ヘルメット、運動靴の底のグリップの印刷に使用されます。  

自動車: 車のインテリア要素、ダッシュボード、スケールモデルなどの自動車部品のプロトタイプに使用されます。  

3D プリンター フィラメントの利点は何ですか?

3D プリンタのフィラメントには、次のような利点があります。

• 手頃な価格で、素材や特性の幅広い選択肢がある
• 「本物」に似たユニークな特性と仕上げが可能。たとえば、シルク フィラメントはシルクのような仕上がりの錯覚を与えます。 
• 通常の PLA または ABS をグラスファイバーやカーボンファイバーなどの複合材料で強化することで、強力で耐久性のあるプリントを作成できます。
• 3D プリント フィラメントを使用するプリンタは、通常、造形ボリュームが大きくなります。

樹脂 3D プリンタと比較して、3D プリンタ フィラメントを使用するマシンは造形体積が大きいため、より大きな製品の印刷に使用できます。  

3D プリンターのフィラメントの欠点は何ですか?

3D プリンタのフィラメントには次のような欠点があります。

• フィラメント プリントは解像度と品質が低くなります
• フィラメントは、複雑なディテールやパターンを再現するのにそれほど優れた性能を発揮しません。

樹脂プリントに比べて、フィラメントの解像度と品質は低くなります。樹脂プリントは表面仕上げも優れています。 

3D プリンターのフィラメントを購入できる場所

3D プリンターのフィラメントは以下から購入できます:

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国際企業: Amazon の世界市場では、さまざまなブランドや種類のフィラメントを手頃な価格で入手できます。経済的な配送のための物流ネットワークを提供し、比類のない返品ポリシーを備えています。

米国の地元企業: 米国の地元企業数社が 3D プリンターのフィラメントを販売しています。サプライヤーを選択する際には、場所、利用可能な配送リソース、良いレビューを考慮することが重要です。 Xometry は、機械工場、カスタム メーカー、および幅広い 3D プリンター フィラメントの幅広いネットワークを備えたオンライン マーケットプレイスを提供しています。  

お近くの 3D プリンター フィラメントを見つける方法

近くの 3D フィラメントを見つける方法はいくつかあります。

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Thomasnet.com には 80 社以上の 3D プリンター フィラメント サプライヤーのリストがあり、地域ごとに絞り込むことができます。

地元のメーカースペースに行き、3D プリンターのフィラメント会社の名前を聞いてみましょう。

お住まいの地域の 3D フィラメント サプライヤーについてフォーラムで尋ねてください。

最適な 3D プリンター フィラメント サービスの選び方

最適な 3D プリンター フィラメント サービスを選択するためのヒントは次のとおりです。

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オンラインでプロフェッショナルなプロフィールを確立し、定評のある企業を探します。 

探している正しいフィラメントが提供されていることを確認してください。

プラットフォーム内外での他のクライアントのレビューをいくつか見てみましょう。 

少量の注文を試して、製品の品質をテストしてください。 

高品質の 3D プリンター フィラメント サービスのシグナルとは何ですか?

高品質の 3D プリンタ フィラメント サービスを求めるときに注意すべきシグナルは次のとおりです。

<オル>

信頼できる情報源からのサービスに関する推薦文

HelloPeter や Google レビューなどのウェブサイトでのオンライン レビュー

Ninjatek は、高品質のフィラメントを提供する有名で評判の高いブランドの好例です。

最高の 3D プリンター フィラメントは何ですか?

最適な 3D プリンター フィラメントは次のとおりです。

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Hatchbox または Eryone PLA 3D プリンタ フィラメントは、優れたコスト効率の高い万能フィラメントです。 

NinjaFlex TPE および TPU 3D プリンター フィラメントは、柔軟なプリントに最適です。 

PolyMax PC 3D プリンターのフィラメントは、強度と耐久性の点で最適です。 

3D プリンターのフィラメントの代替品は何ですか?

ABS、PLA、PET などの「標準」プラスチックに代わる他の 3D プリンタ フィラメントは次のとおりです。

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生分解性フィラメント

麻 3D プリント フィラメント

コーヒー 3D プリンターのフィラメント

3D プリンターのフィラメントに関するよくある FAQ

マルチフィラメント 3D プリントは優れていますか?

マルチフィラメント二重押出 3D プリンターは、複雑なデザインやサポート構造を備えたデザインを印刷する場合に最適です。 2 つの異なるマテリアルを同時に印刷すると、時間が節約され、各マテリアルの最良の特性が組み合わされます。

木製 3D プリンター フィラメントと比較した金属 3D プリンター フィラメントの利点は何ですか? 

木製 3D プリンタ フィラメントと比較した金属 3D プリンタ フィラメントの利点は次のとおりです。

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金属フィラメントは木製フィラメントと比べて耐摩耗性に優れています。

金属フィラメントは、木が入った 3D プリンタのフィラメントよりも耐久性と剛性が優れています。

メタル プリントは、機能的な機械部品や産業用途に適しています。 

樹脂は 3D プリンターのフィラメントより優れていますか?

用途によっては、樹脂の方が 3D プリンターのフィラメントよりも優れている場合があります。樹脂ベースのプリントは品質が優れていることで知られており、非常に詳細なミニチュア モデルに最適です。フィラメントは耐久性が高く、安価であり、より大きなオブジェクトに適しています。詳細については、樹脂と 3D プリンタのフィラメントに関するガイドをご覧ください。

3D インフィルと 3D プリンターのフィラメントの関係は何ですか?

3D プリンターのフィラメントは、3D インフィルの作成に使用される材料です。インフィル密度は、モデル、オブジェクト、またはプロトタイプの内部に印刷されたフィラメントの量です。 詳細については、3D インフィルに関するガイドを参照してください。

概要

この記事では、さまざまな種類の 3D プリンター フィラメントをレビューし、その用途と特性をまとめました。 3D プリンターのフィラメントの詳細を確認し、アプリケーションに最適なものを決定するには、Xometry の担当者にお問い合わせください。

Xometry は、プロトタイピングや生産のあらゆるニーズに対応する 3D プリンティングや付加価値サービスを含む、幅広い製造機能を提供します。詳細を確認するか、義務のない無料の見積もりをリクエストするには、当社の Web サイトにアクセスしてください。

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ディーン・マクレメンツ

Dean McClements は機械工学の学士優等学位を取得しており、製造業界で 20 年以上の経験があります。彼の職業上の経歴には、Caterpillar、Autodesk、Collins Aerospace、Hyster-Yale などの大手企業で重要な役割を果たし、そこでエンジニアリング プロセスとイノベーションに対する深い理解を深めました。

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