本当に役立つ情報です！！南極クマの 3D プリント材料 (ポリマー材料) の目録

この投稿は Little Soft Bear によって 2016-7-7 10:01 に最後に編集されました。

3D プリント製造技術は従来の製造業の方法と原理を変えたため、従来の製造モデルを補完するものです。同時に、3Dプリント材料は3Dプリントの発展を制限する主なボトルネックとなり、3Dプリントのブレークスルーとイノベーションの重要なポイントと難点でもあります。より多くの新しい材料を開発することによってのみ、3Dプリント技術の応用分野を拡大することができます。現在、3Dプリント材料には主にポリマー材料、金属材料、セラミック材料、複合材料が含まれます。

3D プリントドローン (エンジニアリング材料)
「料理が上手な人は米がなければ料理ができない」ということわざがあります。3D プリントのようなハイテクでも同じことが言えます。ある程度、印刷材料は印刷技術に欠かせない材料基盤であり、製品の最終的な特性を決定します。
Antarctic Bear の見解では、3D プリント製造技術は主に次の 3 つの重要な要素で構成されています。
1. 製品は 3 次元で正確に設計する必要があり、コンピュータ支援設計 (CAD) ツールを使用して、製品をあらゆる面で正確に設計する必要があります。
2. 強力な成形設備が必要です。
3. 材料は製品の性能と成形プロセスを満たす必要があります。

3Dプリントプラチナジュエリー（ネックレス）
上で述べた 3D プリント (付加的) は、減算成形に関連しています。減算成形とは、分離技術を使用して基板から余分な材料を整然と除去することを指します。従来の旋削、フライス加工、研削、穴あけ、平削り、電気スパーク、レーザー切断はすべて減算成形です。
CNC旋盤加工部品は、従来の成形プロセスであるレーザー切断により、材料の無駄が生じます。圧縮成形とは、主に材料の可塑性を利用して特定の外力で成形することです。従来の鍛造、鋳造、粉末冶金などの技術はすべて圧力成形です。加圧成形は主にブランク段階での模型製作に用いられますが、手作業によるワークの成形に直接用いられる例もあります。精密鋳造や精密鍛造などのネット成形もすべて加圧成形に属します。

狭義では、3Dプリント技術は主に積層造形技術を指します。成形技術の観点から見ると、3Dプリント技術は従来の成形方法の限界を打ち破り、高速自動成形システムとコンピューターデータモデルを組み合わせることで、金型製造や機械加工などの追加工程を必要とせずに、さまざまな複雑な形状のプロトタイプを製造できるため、製品の設計と製造サイクルが大幅に短縮され、生産コストが大幅に削減されます。

世界初の3Dプリント自動車、フィリップスの3Dプリントカミソリ

3Dプリント自動小銃、Oracle 3Dプリントレプリカ 3Dプリント技術の真の核心は、そのプリント材料にあります。3Dプリント材料は、3Dプリント技術の発展にとって重要な材料基盤です。ある程度、材料の開発によって、3Dプリントの応用範囲が広がるかどうかが決まります。 3D プリントはプラスチックや金属材料の機械的特性を有効活用できますが、これが現在 3D プリントの開発を制限している大きな技術的理由でもあります。現在、3Dプリント材料には主にエンジニアリングプラスチック、感光性樹脂、ゴム材料、金属材料、セラミック材料が含まれます。また、着色石膏材料、人工骨粉末、細胞生物原料、砂糖などの食品材料も3Dプリントの分野で使用されています。

以下、Antarctic Bearがポリマー材料を分析し、3Dプリント材料の現在の開発状況と既存の問題について簡単に紹介します。

3Dプリントポリマー材料（エンジニアリングプラスチック）の航空宇宙分野への応用
3D プリントドローン 3D プリントドローンに使用されるポリマー材料1. エンジニアリングプラスチック<br /> エンジニアリングプラスチックとは、工業部品や外装材として使用される工業用プラスチックを指します。高強度、耐衝撃性、耐熱性、高硬度、耐老化性などの利点があります。通常の変形温度は90℃を超え、機械加工、塗装、電気メッキが可能です。エンジニアリングプラスチックは現在、3D プリント材料として最も広く使用されています。一般的な材料としては、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体 (ABS)、ポリアミド (PA)、ポリカーボネート (PC)、ポリフェニルサルフォン (PPSF)、ポリエーテルエーテルケトン (PEEK) などがあります。

（１）ABS素材
ABS 材料は、優れたホットメルト特性と衝撃強度を備えており、熱溶解積層法 3D 印刷プロセスに適したエンジニアリングプラスチックです。現在、ABS は主にフィラメントにプレファブリケーションされ、粉末化されて使用されています。その応用範囲は、ほぼすべての日用品、エンジニアリング用品、一部の機械用品に及びます。 ABS 素材には、アイボリーホワイト、ホワイト、ブラック、ダークグレー、レッド、ブルー、ローズレッドなど、さまざまな色があり、自動車、家電製品、電子消費財の分野で広く使用されています。近年、ABSの応用分野は徐々に拡大しているだけでなく、その性能も継続的に向上しています。ABSの強力な接着力と強度を利用して、ABSはより広い範囲で3Dプリント材料として使用できるように改良されてきました。
ABS素材

ABSフィラメントで印刷されたギア
2014年、国際宇宙ステーションはABSプラスチック3Dプリンターを使用して部品を印刷しました。世界最大の3Dプリンター材料会社であるストラタシスが開発した最新のABS材料ABS-M30は、3Dプリント製造用に特別に設計されており、その機械的特性は従来のABS材料よりも67％高く、ABSの応用範囲を拡大しています。

（２）PA素材
PA素材は強度が高く、ある程度の柔軟性も備えているため、3Dプリントによる機器部品の製造に直接使用することができます。 3Dプリントで製造されたPA炭素繊維複合プラスチック樹脂部品は靭性が高く、工作機械で金属工具の代わりに使用できます。 PAエンジニアリングプラスチックの世界的エキスパートであるソルベイは、エンジン周辺部品、ドアハンドルキット、ブレーキペダルなどに使用するPAエンジニアリングプラスチックをベースにしたサンプルを3Dプリントしています。従来の金属材料の代わりに PA 材料を使用することで、最終的に自動車の軽量化の問題が解決されます。

PA粉末およびその複合材料

PA素材の釣り糸
PA 材料は、燃料フィルター、燃料フィルター、タンク、トラップ、オイル貯蔵タンク、エンジンシリンダーヘッドカバー、ラジエーターウォーターシリンダー、バランス回転シャフトギアの製造に広く使用されています。自動車の電装品、端子、使い捨てライターの本体、アルカリ乾電池パッド、バイクのヘルメット、事務機器の筐体などにも使用できます。また、駆動・制御部品等としてもご使用いただけます。

（３）PC素材 <br /> 透明度の高いPC素材の太陽光板

3Dプリントブロー成形金型
PC（ポリカーボネート）素材は、高強度、耐高温性、耐衝撃性、耐屈曲性などの特性を持つ真の熱可塑性材料と言えます。その強度はABS素材より60％高く、最終部品として、または超強力なエンジニアリング製品としても使用できます。ドイツのバイエル社が開発したPC2605は、防弾ガラス、樹脂レンズ、ヘッドライトカバー、宇宙飛行士のヘルメットマスク、スマートフォン本体、機械ギアなど、特殊形状の部品の3Dプリントに使用できます。
医療グレードのPC素材で作られた注射器
PCエンジニアリングプラスチックの3つの主要な応用分野は、ガラス組立産業、自動車産業、電子・電気産業であり、続いて産業機械部品、光ディスク、包装、コンピューターおよびその他のオフィス機器、医療および健康、フィルム、レジャーおよび保護機器などが続きます。 PC はドアや窓のガラスとして使用できます。PC ラミネートは、銀行、大使館、拘置所、公共の場所の防護窓、航空機の客室カバー、照明器具、産業安全バッフル、防弾ガラスなどに広く使用されています。

（４）PPSF材料
PPSF 材料は、すべての熱可塑性材料の中で最も高い強度、最高の耐熱性、最高の耐腐食性を備えています。航空宇宙、輸送、医療業界で広く使用されています。通常、最終コンポーネントとして使用されます。
シェル用PPSF素材
PPSFは、耐熱性、靭性、耐薬品性が最も高く、さまざまなラピッドプロトタイピングエンジニアリングプラスチックの中で最も優れた性能を備えています。炭素繊維とグラファイトの複合処理により、PPSF材料は極めて高い強度を発揮し、3Dプリントで耐荷重製品を製造できるため、金属やセラミックに代わる好ましい材料となっています。

（５）PEEK素材
PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）は、耐高温性、自己潤滑性、加工性、高機械的強度などの優れた特性を持つ特殊エンジニアリングプラスチックです。自動車のギア、オイルスクリーン、シフトスターターディスク、航空機エンジン部品、自動洗濯機のホイール、医療機器部品など、さまざまな機械部品に製造・加工できます。
PEEK素材は人間のインプラントの製造に適している
PEEKは、優れた耐摩耗性、生体適合性、化学的安定性、人体の骨に最も近いヤング率などの利点があり、理想的な人工骨代替材料であり、人体への長期インプラントに適しています。熱溶解積層法の原理に基づく3Dプリント技術は安全で便利であり、レーザーを使用する必要がなく、後処理も簡単で、PEEK材料と組み合わせてバイオニック人工骨を製造することができます。

（６）EP材料 EP素材でプリントした靴型スマホケース
EP（エラストプラスチック）は弾性プラスチックで、Shapeways が開発した新しい 3D プリント原材料です。ABS で印刷されたウェアラブルアイテムや変形可能な製品の脆弱性の問題を回避できます。 EP 素材は非常に柔らかく、成形時には ABS と同様に「層ごとに焼結する」原理を採用していますが、印刷された製品は優れた弾力性があり、変形後に回復しやすいです。この材料は、3D プリントされた靴、携帯電話ケース、3D プリントされた衣類などの製品の製造に使用できます。

（７）エンダーマテリアル

Ender 材料は、Stratasys が発売した新しい 3D プリント材料です。さまざまな分野のアプリケーションニーズを満たすことができる先進的なポリプロピレン材料です。 Endur 素材は強度が高く、柔軟性と耐熱性に優れています。この素材で印刷された製品は表面品質が良く、寸法安定性に優れ、縮みにくいです。 Endur はポリプロピレンのような優れた特性を備えており、可動部品、スナップフィット部品、小さな箱や容器の印刷に使用できます。

3DプリントEndurペンホルダー（8）PVA（ポリビニルアルコール）
PVA またはポリビニルアルコールは、生分解性の合成ポリマーであり、その最大の特徴は水溶性であることです。
FDM で使用される新しいタイプの印刷ラインとして、PVA は印刷プロセス中の優れたサポート材料です。
印刷プロセスが完了した後、それで構成されるサポート部品は水に完全に溶解し、無毒で無臭であるため、モデルから簡単に取り外すことができます。世界的に有名な印刷消耗品メーカーであるEsunが発売したPVC水溶性サポート材は、国内外で満場一致の賞賛を受けています。印刷プロセス中は、PLA フィラメントと完璧に連携します。

2. バイオプラスチック

主な3Dプリントバイオプラスチックには、生分解性に優れたポリ乳酸（PLA）、ポリエチレンテレフタレート-1,4-シクロヘキサンジメタノール（PETG）、ポリヒドロキシ酪酸（PHB）、ポリヒドロキシバレレート（PHBV）、ポリブチレンサクシネート（PBS）、ポリカプロラクトン（PCL）などがあります。

（１）PLA素材
PLA（ポリ乳酸）は、おそらく最初に3Dプリントに使用される最高の原材料です。さまざまな半透明の色と光沢を備えています。ポリ乳酸は環境に優しいプラスチックであり、生分解されて活性堆肥になります。化石燃料ではなく、トウモロコシデンプンとサトウキビから作られています。シンガポールの南洋理工大学のTan.KH氏らは、PLAを組織工学用スキャフォールドの製造に応用する研究において、生分解性ポリマー材料を使用して高多孔性PLA組織工学用スキャフォールドを製造しました。スキャフォールドの組織分析により、成長能力があることがわかりました。
PLA材料
PLA素材で印刷されたオブジェクト
PLA（ポリ乳酸）は、生分解性に優れた新しいタイプのバイオベースの生分解性材料です。使用後は、特定の条件下で自然界の微生物によって完全に分解され、最終的に二酸化炭素と水が生成され、環境を汚染しません。これは環境保護に非常に有益であり、環境に優しい材料として認められています。

（２）PETG素材
PETG 素材は透明なプラスチックで、粘度、透明性、色、耐薬品性、耐応力白化性に優れた非晶質コポリエステルです。迅速に熱成形または押し出しブロー成形できます。粘度はアクリルより優れています。同社の製品は透明性が高く、耐衝撃性に優れており、特に厚肉透明製品の成形に適しています。シート材、高機能シュリンクフィルム、ボトル、特殊形状材の市場で幅広くご利用いただけます。
PETG素材 PETGはサトウキビエチレンから製造されるバイオベースのエチレングリコールを原料として合成されたバイオベースのプラスチックです。この材料は、熱成形性、靭性、耐候性に優れ、熱成形サイクルが短く、低温で、収量が高いという特徴があります。新しいタイプの 3D プリント材料である PETG は、PLA と ABS の両方の利点を備えています。 3Dプリント中、材料の収縮率は非常に小さく、疎水性も優れているため、限られたスペースに保管する必要がありません。 PETG は収縮率が低く、温度が低いため、印刷プロセス中に臭いがほとんど発生しません。そのため、3D 印刷の分野における PETG 製品の開発と応用の見通しは広くなっています。
PETG化粧品ボトルとキャップはガラスと同じ透明性を持っています

鮮やかな色のPETGプリントシェル
PETGフィラメントで印刷した製品は軽くて重さを感じません。 PETG ワイヤー自体は延性に優れており、耐衝撃性にも優れています。また、優れた層結合により、さまざまなビルドプラットフォームにしっかりと接着します。もちろん、印刷するとマットな光沢が出るため、美観も優れています。他の従来の ABS と比較して、この PETG ワイヤはより優れた圧縮耐性を備えています。さらに、印刷物が割れる心配もなく、印刷工程中の臭いの発生も心配ありません。ただし、このタイプの PETG フィラメントはサポートの取り外しが容易ではなく、大面積の製品を印刷するときに反りやすいことに注意してください。

（３）PCL材料
PCL（ポリカプロラクトン）は、生分解性、生体適合性、無毒性に優れ、医療用生分解性材料や薬剤徐放システムとして広く利用されており、組織工学では薬剤徐放システムとして使用することができます。
PCL素材を使用して印刷されたおもちゃ
PCL 素材は、融点がわずか約 60°C と低い生分解性ポリエステルです。ほとんどの生体材料と同様に、薬物送達デバイス、縫合糸などの特殊な目的に使用されることがよくあります。同時に、PCL には形状記憶機能もあります。 3D プリントでは、融点が低いため、非常に高い印刷温度を必要としないため、省エネの目的を達成できます。医療分野では、心臓ステントなどの印刷に使用できます。

3D プリントPCL 材料ブラケット 3D プリントでは、PCL は主に FDM プリンターで使用されます。融点が低いため、印刷時にそれほど高い温度を必要としません。同時に、融点が低いため、操作中の火傷を効果的に回避できます。私たちは現在、PCLの低融点という優れた特性の研究に注力しており、この特性を利用して子供向けのプリンターを開発したいと考えています。さらに、形状記憶特性により、印刷された物体に「記憶」を持たせ、一定の条件下では元の形状に戻すことができます。
PCL素材は医療分野でも活用できます。3Dプリントでも医療分野で活用できます。例えば、心臓ステントの印刷に使用できます。業界関係者もそのさらなる可能性を模索しています。
（４）PHA素材PHA （ポリヒドロキシアルカノエート）は植物から作られたバイオベース素材です。このバイオベース素材は分解性という性質を持っています。無毒で無害なので、医療機器、食品包装袋、子供のおもちゃ、電子製品のケースなどによく使用されます。

PHAフィラメントは生分解性があるため、リサイクルする際には食品廃棄物のように埋めるだけで、土壌中で自然に分解されます。それだけでなく、土壌中と同様に淡水でも塩水でも静かに分解され、粒子状物質は残りません。
PHAbulous Philaments フィラメントを使用すると、ユーザーは印刷した 3D オブジェクトが環境に与える悪影響について心配する必要がなくなります。裏庭に埋めるだけで、60 日以内に完全に生分解され、堆肥としても機能し、庭の土壌をより肥沃にします。さらに、PHA は海洋中で容易に生分解されます。

3. 感光性樹脂<br /> 光硬化性樹脂は感光性樹脂とも呼ばれ、光にさらされると短時間で急速な物理的・化学的変化を起こし、架橋して固化するオリゴマーです。光硬化性コンポジットレジンは、歯科で充填材や修復材としてよく使用されています。美しい色と一定の圧縮強度を備えているため、臨床応用において重要な役割を果たしており、前歯のさまざまな欠陥や虫歯の修復に使用すると満足のいく結果が得られます。
感光性樹脂で作られた歯感光性樹脂で印刷された物体は半透明でつや消しのように見える
3Dプリントのラジエーターファンと耳栓カバーの感光性樹脂は、ポリマーモノマーとプレポリマーで構成されています。液体の流動性が良好で、光ですぐに硬化する特性があるため、液体感光性樹脂は高精度の製品を印刷するための3Dプリント消耗品の好ましい材料となっています。感光性樹脂は硬化速度が速く、表面乾燥性に優れています。製品は成形後の外観が滑らかで、透明または半透明のつや消しが可能です。感光性樹脂は、臭いが少なく、刺激性成分が少ないという特徴があり、個人用デスクトップ 3D プリントシステムに非常に適しています。

4. ポリマーゲル<br /> 海藻はメッシュポリマーゲル製品の3Dプリント材料としても使用できます。ハイドロゲル冷却パッチポリマーゲルは優れた知能を持っています。アルギン酸ナトリウム、セルロース、動植物接着剤、ペプトン、ポリアクリル酸などのポリマーゲル材料は、3Dプリントに使用されます。特定の温度で重合した後、開始剤と架橋剤の作用により、特殊なメッシュポリマーゲル製品が形成されます。イオン強度、温度、電界、化学物質が変化すると、それに応じてゲルの体積が変化し、形状記憶材料として使用することができます。ゲルは膨張または収縮して体積変化を生じ、センシング材料として使用されます。ゲルの制御可能な細孔は、スマートな薬剤放出材料として使用できます。

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