3D プリントポリマー材料の選び方は？

はじめに: 今日では、熱可塑性プラスチックから金属、セラミック、感光性樹脂まで、積層造形技術と互換性のある材料は多種多様です。これらの材料の中で、ポリマーは最も広く使用されており、さまざまな 3D 印刷技術で幅広く使用できます。ただし、各アプリケーションまたはグループに適した 3D プリントポリマーを選択するのは複雑な作業になる可能性があります。最終部品の正しい性能を確保するには、各材料の特性と特徴を理解することが重要です。では、現在市場に出回っているポリマーにはどのような種類があるのでしょうか?どのようなアプリケーションに最適ですか?素材を選ぶ際に注意すべきことは何ですか？

現在市場で入手可能なポリマーは何ですか?
現在、3D プリントに使用できるポリマーは多種多様です。実際、このタイプの材料は非常に多様であるだけでなく、液体樹脂や固体のフィラメントや粉末の形で存在することもあります。主に熱可塑性プラスチック (PLA または ABS)、エラストマー (フィラメントまたは粉末状の TPA または TPU)、フォトポリマー (樹脂など)、およびサポート構造を作成できる可溶性ポリマー。さらに、ポリアミドは、通常、選択的レーザー焼結法または SLS 用の粉末形態 (PA11、PA12) で入手できますが、押し出し法と互換性のあるフィラメント形態 (PA6) でも入手できます。

3D プリント材料市場は非常に幅広く、従来の材料 (PLA、ABS など) から複合材料 (炭素繊維、アラミド繊維)、技術的に高度な材料 (CPE、ASA、PA)、特定の高度な価値 (耐薬品性、難燃性、耐候性など) を備えた直接的な工業材料など、必要な材料は多種多様です。これらの材料の数は、さまざまな顧客アプリケーションのニーズに応じて年々増加しています。これは、3Dテクノロジーがますます多くのアプリケーションに開かれていることを意味しており、各業界のニーズを満たす必要があります。

3D プリント用のポリマーを選択する際に注意すべきことは何ですか?
適切なポリマーを選択する前に、3D 印刷プロセスにおける材料の制約を理解することが重要です。

●例えば、使用する技術によって部品のデザインが影響を受けることがあります。たとえば、押し出し用の 3D モデルを設計する場合、サポートが必要になるため、パーツの複雑さは制限されます。

●一方、パウダーベッド法では、サポート材が不要で細部まで再現できるため、一般的に設計の自由度が高くなります。

●FFF 3Dプリントでは、材料とプリンターの制限を考慮する必要があります。たとえば、一部のフィラメントは溶解または破損するサポートを使用して印刷できますが、一部のフィラメントではサポートが同じ材料で作られている必要があります。同じ材料のサポートを使用して印刷する場合、サポートを機械的に除去する必要があるため、サポートを部品の内部に配置することはできません。

●FFF 3Dプリントでは材料の収縮も考慮する必要があります。上記の技術またはスーパーポリマーを使用して印刷すると、後続の層で断面積が急速に変化する部品は変形の問題を引き起こす可能性があります。

△FFF 3Dプリントでは通常ポリマーが使用される

●また、設計を検討する際には、要求される特性や使用するプロセスの種類を考慮する必要があり、部品の設計は材料の選択にも影響します。強度と表面仕上げが求められる部品の場合、熱可塑性プラスチックが最適な選択肢となることがよくあります。

●ただし、柔軟性や弾力性が必要な部品の場合は、エラストマーの方が適しています。後処理も重要な要素であり、材料によっては、望ましい表面仕上げや強度を実現するために後処理が必要なものもあります。

●材料を選択する際には、後処理も考慮する重要な要素です。後処理により、3D プリント部品の耐久性、表面仕上げ、全体的な品質を向上させることができ、これには洗浄、表面処理、仕上げが含まれます。

△高性能ポリマー

アプリケーションに適した 3D プリントポリマーの決定<br /> 利用可能な材料の種類と考慮すべき側面を検討したら、次にアプリケーションについて考えることが重要です。前述したように、ますます多くの業界や部門が 4.0 テクノロジーを生産に取り入れています。したがって、3D プリントの応用範囲は非常に広範囲にわたります。塩基性ポリマーは通常、温度、化学環境、または機械的ストレスによって劣化しない状況で使用されます。 ULTEM や PEEK などの高性能ポリマーは、要求の厳しい産業環境に適しています。最も一般的な考慮事項と推奨事項は次のとおりです。

●耐薬品性：PPSまたはPET-G素材。
●熱抵抗器PA12-CF、PEIまたはPPSUの場合;
●丈夫なPP、TPU、PC、UV耐性ASA、PCに適しています。
●防水部品には繊維入りポリマーの使用は避けてください。

△ポリマーを選択する際には、ポリマーによって特性が異なるため、用途シナリオを考慮する必要があります。

ポリマーの種類によって用途は大きく異なりますが、機械部品や医療用品など、強度と良好な表面仕上げが求められる用途には熱可塑性ポリマーが推奨されます。エラストマーは、ショックアブソーバーやガスケットなど、柔軟性と弾力性が求められる用途に最適です。後処理では、望ましい最終結果に応じて使用する材料の種類を決定する必要があります。ご覧のとおり、ポリマー材料の選択肢は多岐にわたります。特定の材料を選択する際には、その部品が使用される用途の種類を詳細に理解することが重要です。

ヒント● 3D プリントアプリケーションに使用するポリマーを決定するときは、まず部品の品質、サイズ、数量の要件を考慮し、次に適切なテクノロジを検索して、アプリケーションの専門家と使用事例について話し合ってください。プリンターの購入を検討している場合、高価なデバイスを購入する前にテストユニットを注文すると、概念実証として役立ちます。

●ポリマー 3D プリントの導入を検討している方は、後処理と材料の環境への影響を考慮しながら、調査を行ってニーズに最適な材料を見つけることをお勧めします。最後に、高品質の材料を提供できる信頼できるサプライヤーを見つけることが重要です。

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