ABS材料選定ガイド:高品質FDM 3Dプリントのために
ABS樹脂はゴム状強化剤をスチレン・アクリロニトリルと重合させた熱可塑性樹脂群で、高い衝撃強度・剛性・耐薬品性を備え、低コスト・易切削・射出成形適性に優れます。ABSおよび関連のASA(アクリロニトリル・スチレン・アクリレート)は融点が低く、一部の積層造形に適しています。
熱溶解積層法(FDM)は材料を加熱ノズルから押出し、層ごとに積み上げる方式で、大型部品造形が可能、迅速・低コストなプロトタイプ・最終部品製造に多彩な仕上げオプションで対応できます。
しかし、ABS/ASAには多様なグレードがあり、物理・化学特性が異なります。最終用途の要件に基づき材料を選定することが不可欠です。
FDMプリント向け主要材料検討項目
ABS熱可塑性樹脂選定時、エンジニアは最終部品の用途、機能、外観、追加認証必要性を考慮すべきです。
用途が最優先ドライバーです。例えば高強度・耐衝撃が必要な部品に柔軟な材料を使えば機能を損ないます。材料選定は要求特性と整合させる必要があります。難燃性、耐UV、柔軟性、電気絶縁等、各要求が材料候補を絞り込みます。
フルカラーCMYK高解像度造形可能なグレードもあれば、追加研磨・後処理が必要なグレードもあり、これらコストも考慮点です。用途によりFDA等の生体適合性、耐薬品性、滅菌性、毒性等の認証が必要な場合もあります。
以下、FDMでよく使われるABS/ASA材料を紹介(数値はStratasys材料基準、サプライヤーにより多少変動あり)。
PC-ABS
ポリカーボネート(PC)とABSの合金で、靭性・耐久性・耐熱性に優れ、曲げ強度も良好。産業機器・電動工具プロトタイプに最適。以下はXZ面基準(別記除く)。
- 熱変形温度 @66 psi: 257°F (125°C)
- 降伏強度: 36 MPa (5,300 psi)
- 降伏点伸び: 3.01%
- 破断強度 (ZX方向): 34 MPa (5,070 psi)
- 破断点伸び: 4.7%
- 引張弾性率: 1.98 GPa (270 ksi)
- 曲げ弾性率: 1.9 GPa (270 ksi)
- 衝撃強度: 249 J/m ノッチ付 (655 J/m ノッチなし)
ABS-ESD7
静電気放電対策用途(電子部品組立治具、梱包、エンクロージャ等)に最適な静電気減衰特性を持つ熱可塑性樹脂。
- 熱変形温度 @66 psi: 221°F (105°C)
- 降伏強度: 35 MPa (5,130 psi)
- 降伏点伸び: 2.06%
- 破断強度 (ZX方向): 35 MPa (4,920 psi)
- 破断点伸び: 3.4%
- 引張弾性率: 2.7 GPa (390 ksi)
- 曲げ弾性率: 2.4 GPa (350 ksi)
- 衝撃強度: 35 J/m ノッチ付 (200 J/m ノッチなし)
ABS-M30
標準ABSより層間接着が強く、大幅な強度向上。機能プロトタイプ、治具、最終用途部品に最適。
- 熱変形温度 @66 psi: 220°F (104°C)
- 降伏強度: 30 MPa (4,470 psi)
- 降伏点伸び: 8.06%
- 破断強度 (ZX方向): 35 MPa (4,920 psi)
- 破断点伸び: 3.4%
- 引張弾性率: 2.4 GPa (320 ksi)
- 曲げ弾性率: 2.22 GPa (320 ksi)
- 衝撃強度: 100 J/m ノッチ付 (290 J/m ノッチなし)
ABS-M30i
ABS-M30相当の高強度に加え、生体適合性・滅菌可能。食品・医薬・皮膚接触部品に適する。
- 熱変形温度 @66 psi: 204°F (96°C)
- 降伏強度: 331 MPa (48,007 psi)
- 破断点伸び: 4%
- 引張強度: 36 MPa (4,650 psi)
- 引張弾性率: 2,400 MPa (350,000 psi)
- 曲げ強度: 61 MPa (8,800 psi)
- 曲げ弾性率: 2,300 MPa (336,000 psi)
- 衝撃強度: 139 J/m ノッチ付 (283 J/m ノッチなし)
ASA
ABSに類似だが耐UV性に優れ、屋外曝露部品・インフラ用途で採用される。
- 熱変形温度 @66 psi: 216°F (102°C)
- 降伏強度: 33 MPa (4,750 psi)
- 降伏点伸び: 2.52%
- 破断強度 (ZX方向): 30 MPa (4,630 psi)
- 破断点伸び: 5.9%
- 引張弾性率: 2.14 GPa (310 ksi)
- 曲げ弾性率: 1.97 GPa (285 ksi)
- 衝撃強度: 45 J/m ノッチ付 (285 J/m ノッチなし)
なぜABS/ASAか?
ABS/ASAは高強度・耐久性・耐摩耗性で、保護ハウジング、消費財、摩耗環境下部品に適します。優れた電気絶縁性・寸法安定性(経時劣化しにくい)を備え、製造コストも低く、あらゆる予算規模で利用可能です。
長期日光曝露でABSは脆化しやすいですが、ASAは優れた耐候性を発揮します。
ABS/ASA導入の第一歩
ABS/ASAは高強度・高剛性・耐衝撃性で多用途に適する汎用熱可塑性樹脂群です。ファミリー内で多様な特性があるため、用途に最適なグレード選定が部品成功の鍵です。
Fast Radiusのような経験豊富な製造パートナーと組めば、材料選定だけでなく設計最適化による時間・コスト削減も可能。エンドツーエンドの助言・製品開発サービスで、製造適性・機能・外観を最適化し、迅速・低コストに提供します。今すぐご相談ください。
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