概要: 光硬化型3Dプリントで使用されるさまざまな種類の樹脂

この投稿は warrior bear によって 2023-1-28 17:04 に最後に編集されました

はじめに: すべての付加製造プロセスにおいて、適切な原材料を選択することは印刷プロセスの基本的なステップです。これは、感光性材料を層ごとに硬化させて最終的に非常に詳細な部品を形成するプロセスである樹脂 3D プリントにおいて特に重要です。さらに、樹脂の選択は、使用される光重合プロセスによっても異なります。 1 つはレーザーを使用して材料を固めるステレオリソグラフィー (SLA) であり、もう 1 つは光を使用して表示する DLP および LCD 方式です。現在利用可能な材料オプションをよりよく理解するために、この記事では、市場で光硬化型 3D 印刷プロセスで使用される樹脂の種類と、それらのさまざまな特性をまとめています。

樹脂の特性は光誘起硬化による最適な重合によって決定され、硬化光は単波または多波であることに注意してください。ここで樹脂波長の概念が役に立ちます。樹脂の波長定格が低いほど、硬化に必要な光出力が高くなります。このため、メーカーは自社の樹脂が適合する波長を指定します。そのため、DLP/LCD 樹脂の波長は一般に SLA 樹脂の波長よりも長くなります。
△写真提供：アキュレッタ
標準的な 3D プリント樹脂 標準タイプの 3D プリント樹脂は、市場で最も汎用性が高く、一般的な樹脂材料です。ほぼすべてのメーカーが標準樹脂を開発しているため、どこでも手頃な価格で、さまざまな色の樹脂を購入できます。この樹脂で印刷された部品は滑らかで精細な特性があり、硬度もかなり高いため、塗装や研磨などの簡単な後処理工程のみを必要とするため、非常に用途の広い選択肢となります。ただし、標準的な樹脂は脆く、破損やひび割れが発生しやすいため、部品を印刷する場合は注意が必要です。入手しやすく使いやすいため、樹脂 3D プリントの世界への入門や、装飾品、プロトタイプ、フィギュアなどの製作に最適です。
透明樹脂 クリアレジンは、高精度の小さなオブジェクトを作成するのに役立つスタンダードレジンと非常によく似ていますが、半透明で無色であるという追加の特性があります。研磨とその後の塗装工程を容易にするだけでなく、標準的な樹脂と同じ滑らかで柔らかい質感で、さまざまな装飾にガラスのような効果を生み出すこともできます。透明樹脂は食品用途には推奨されませんが、これらの部品は防水用途に使用できることに注意してください。

△透明樹脂で作られた3Dプリントのチェスの駒
洗える樹脂 一般的に、樹脂 3D プリント部品には、サポート材や余分な樹脂を除去する後処理が必要です。これらのクリーニング手順は通常、イソプロピルアルコール (IPA) を使用して実行されます。ただし、3Dプリント樹脂の中には水洗いできるものもあり、化学処理は必要ありません。水で洗うことにより、より滑らかで心地よい手触りを実現できます。これにより、他の樹脂に特徴的な粘着性がなくなり、標準樹脂に伴う臭いも軽減されます。これらの水洗浄可能な樹脂の唯一の欠点は、精度が損なわれる可能性があることです。
フレキシブル 3D プリント樹脂 これらのタイプの 3D プリント樹脂はゴムのような性質を持ち、ショア硬度は約 80A です。形状を崩すことなく曲げたり圧縮したりできるため、強度の高い物体を作ることができるのが特徴です。柔軟な樹脂で 3D プリントされた部品はゴムのような特性を持ち、圧縮された後でも元の形状に戻ることができます。柔軟な樹脂は、寿命が長く、壊れることなく継続的に使用に耐えることができるため、ショックアブソーバー、ハンドル、可動部品のプロトタイプを作成するのに最適です。
△ BASFのUltracur3D EL 4000フレキシブル樹脂で作られた3Dプリント部品（画像提供：Zortrax）
工業用 3D プリント樹脂 工業用フォトポリマーは、硬質樹脂とも呼ばれ、要求の厳しい用途に最適な高い機械的特性を備えた材料です。圧力に耐えるだけでなく、衝撃や衝突にも耐え、壊れたり割れたりしないのが特徴です。これらの機能により、プロトタイプとしてだけでなく、強度と耐久性が求められるミッションにも役立ちます。この幅広い樹脂のカテゴリには、耐熱性樹脂や可燃性樹脂のほか、歯科分野に適合した興味深い特性を持つ歯科用樹脂も含まれます。
耐熱樹脂 高温に耐えられる部品を作りたいですか?それなら、これらの 3D プリント樹脂があなたに最適です。耐熱樹脂は工業用樹脂とも言えます。優れた耐熱性を特徴としており、作成された部品は、形状や特性に影響を与えることなく、最大 230°C の温度にさらされることができます。したがって、鋳造工具、高温の液体にさらされる工具、高熱にさらされる機器の製造に最適です。
可燃性樹脂 耐熱樹脂と同様に、可燃性樹脂も工業用樹脂に分類されます。これらのパーツの適用は、モデルを非常に高いレベルの詳細さで設計および印刷することから始まります。その後、金属鋳造が行われ、可燃性樹脂は蒸発し、灰や残留物は残りません。このようにして、最終的なオブジェクトの表面はきれいなまま、滑らかな表面になります。このタイプの樹脂は、例えば、粗さや欠陥のない外観の部品が必要な宝石や歯科修復の分野で使用されます。
歯科用樹脂 他の樹脂とは異なり、歯科用樹脂は毒素のない有機元素で構成されています。これにより、患者の健康を危険にさらすことなく歯科用途で使用できるようになります。歯科用樹脂は、滑らかな質感とかなり高いレベルのディテールを備えた部品を作成するのに適しています。この選択は、リテーナー、クラウン、ブリッジ、外科用モデル、義歯、解剖モデルなどの歯科用途の製造に最適です。さらに、従来の歯科修復物の生産コストを大幅に削減します。
△歯科用樹脂の応用例（画像提供：Formlabs）
結論樹脂 3D プリント自体は非常に汎用性が高いですが、印刷前に考慮すべき樹脂素材自体の欠点がいくつかあります。樹脂を使用する前に、必要な注意事項を理解することが特に重要です。歯科用樹脂やその他の生体適合性樹脂を除いて、ほとんどの樹脂は有毒です。少なくとも最終作品が完全に硬化するまでは、取り扱う際に手袋とマスクを着用することをお勧めします。さらに、有毒な蒸気の蓄積を避けるために、製造スペースの換気を良好に保つことが推奨されます。
また、紫外線の影響を受けやすいので、作品を長時間太陽の下に放置することはおすすめできません。光に長時間さらされると、ポリマーの凝集力が失われ、印刷物が変形する可能性があります。最後に、これらの材料は食品、特に液体飲料との接触には適していません。最初の点に関連して、樹脂は有毒な物質であるため、液体と接触すると時間の経過とともに溶解してしまいます。
それにもかかわらず、さまざまな種類の 3D プリント樹脂の汎用性により、さまざまな用途に最適なツールになります。プロトタイプやキャラクターの作成から、入れ歯、ジュエリー、産業用ツールのデザインまで。必要なのは、どのタイプの樹脂がアプリケーションに最適か、またどの樹脂 3D プリンターがそれに最適かを判断することです。

概要: 光硬化型3Dプリントで使用されるさまざまな種類の樹脂

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