PLA 3D プリントフィラメント完全ガイド：組成、特性、主な違い

PLA（ポリ乳酸）フィラメントは、扱いやすく見栄えが良いため、溶融積層造形（FDM）3D プリントで最も一般的に使用される材料の一つです。プラスチックの歴史において、PLA は元祖（OG、オリジナル・ギャングスター）の一つです。1938 年にデュポンの化学者ウォレス・カロザースによって発明されました（偶然にも彼はナイロンも発明しています）が、主流になるまでにかなりの時間を要しました。1950 年代には大手製造材料企業がより深い研究を始め、1990 年代には PLA が商業的に市場に登場しました。最初は生分解性 PET 代替として採用され、以来、包装や使い捨てカトラリーから家電やデバイスまであらゆる用途に使用されてきました。2000 年代後半に 3D プリンターが登場すると、PLA は最初に使用されたフィラメント材料の一つとなり、現在では積層造形で使用されるプラスチックの 40% 以上を占めています。

PLA 3D プリントフィラメントとは

PLA は、サトウキビやコーンスターチなどの植物原料を発酵させて乳酸を生成し、それを乳酸環状ジマー（ラクチド）を用いて PLA に重合させた熱可塑性ポリマーです。核形成剤や可塑剤（ポリエチレングリコールなど）を混ぜて特性を変更できます。さらに利点を得るために、木材繊維、カーボン、金属フレーク、グラフェンなど他の材料と混合することもできます。その後、フィラメントや繊維として押出されます。成分リストがシンプルなものは PLA と呼ばれ、強化剤がたっぷり含まれたものは PLA+ と呼ばれます。

• PLA：純粋なポリマーに近いが、分子内柔軟性、溶融粘度、色や視覚的特性など様々な特性を修正するために限定的な量の添加剤を含む場合があります。
• PLA+：幅広い添加剤をかなりの量含む可能性が高い。これらには、モデル安定性、剛性、引張強度（UTS）向上のためのカーボンファイバー；見た目効果のための木材繊維；剛性と UTS 向上のためのグラフェン；見た目効果のための金属粒子などが含まれます。

類似点、相違点、用途については、「PLA vs. PLA+ 3D プリント」ガイドをご覧ください。

PLA の望ましい特性の一つは層間結合力で、新しく押出されたプラスチックが最近冷却されたプラスチックと非常に良く結合します。ストランドと層が無理なく融合し、滑らかな（そして美しい）表面が得られ、機械設定を変更してもこの特性はほとんど変わりません。また、幅広い押出温度に耐えられるため、多くの異なる機種で使用できます。これにより非常にプリントしやすく、経験の浅い人にとって優れたスターター 3D プリントフィラメントとなります。

見た目が重要だが必ずしも長寿命である必要のないアイテムに PLA を使用できます。この材料は大きな応力に耐えられないため、機械部品、エンジニアリングテストピース、ベアリングタイプのコンポーネントには適しません。屋外放置に耐えられず、水、化学薬品、摩耗に対してもあまり強くありません。「グリーン」な材料から作られているからといって、自動的にエコフレンドリーになるわけではありません。PLA は別途リサイクルする必要があり、商業的に堆肥化された場合のみ生分解性があります。

PLA フィラメントの組成

PLA フィラメントは、サトウキビ、タロイモ、コーンスターチなどの植物源を発酵させて得られるポリマーです。大きく分けて 2 つのカテゴリーに分類されます：

1. PLA： 純粋なポリマーに近いが、分子内柔軟性、溶融粘度、色や視覚的特性など様々な特性を修正するために限定的な量の添加剤を含む場合があります。
2. PLA+： 幅広い添加剤をかなりの量含む可能性が高い。これらには、モデル安定性、剛性、引張強度（UTS）向上のためのカーボンファイバー；見た目効果のための木材繊維；剛性と UTS 向上のためのグラフェン；見た目効果のための金属粒子などが含まれます。

PLA フィラメントの特性

PLA フィラメントの重要な特性はすべて以下の表に記載されています。