3D プリントされた材料や部品は、古くなるとどうなるのでしょうか?

この投稿は warrior bear によって 2023-1-5 20:27 に最後に編集されました。

芸術作品、彫刻、さらには大量生産された物でさえ、長持ちするように作られていることがよくあります。数千年前の古代ギリシャの彫刻は色は失われているかもしれないが、それ以外は無傷のままである。 17 世紀と 18 世紀の絵画は、イーゼルの上で乾燥していたときとほぼ同じように、今日でも鮮やかに見えます。何年も海や浜辺に放置されていたレゴブロックでも、今となっては新品のように見えることがあります。しかし、3D プリントされた物体は、長期間の経年劣化や侵食を経て、どのように見えるのでしょうか?
△ 3D プリンター用多色プラスチックフィラメントオンデマンドでオブジェクトを素早く作成するために使用される 3D プリンターは、登場してからまだ日が浅いです。 3D プリントは、簡単なプロトタイプや一時的なソリューションを作成するための一般的な手法ですが、より長期的な用途にも使用できます。たとえば、一部の博物館では、インタラクティブなディスプレイ用の触覚モデルや、修復プロジェクトをサポートするための構造部品の作成にこれを使用しています。いずれにせよ、これらは一時的な気まぐれな創作物ではなく、今後何年も完璧な状態を保ちたいと彼らが望む構造物です。
△ Gabriel Jiménez S. Tirado による 3D プリントされた PLA 彫刻。
3D プリントされた素材を数年以上保管したい理由は他にもありますが、私たちの技術では、時間の経過とともにこれらの物体に何が起こるかを実際に理解できるほど長くは保管できません。
それを調べるために、スペインのマドリード・コンプルテンセ大学の美術品保存研究者らは、2種類の3Dプリント素材を人工的に加速劣化させた。プラスチックは古くなると、光や紫外線、極端な温度変化にさらされることで、色落ちや化学変化などの素材の損傷が発生します。こうした極限環境を自然な老化よりも速い速度でシミュレートするために、研究者らは 3D プリントされたサンプルと元のフィラメントを 2 つの異なるチャンバーに配置しました。1 つのチャンバーではサンプルを紫外線にさらし、もう 1 つのチャンバーではサンプルをさまざまな高温にさらしました。
彼らは、フィラメントベースの 3D プリントでよく使用される 2 つの一般的な材料、アクリロニトリルブタジエンスチレン (ABS) とポリ乳酸 (PLA) をテストしました。どちらの場合も、プリンターに送り込まれたフィラメントの長さと、印刷された材料の小さな長方形片をテストしました。この研究は、「美術作品における3DプリントPLAおよびABS素材の使用。生のフィラメントとプリント部品の組成と長期的挙動の分析」と題された論文でJournal of Cultural Heritageに掲載されました。

関連論文リンク: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1296207422002187
テスト結果によると、ABS と PLA はどちらも急速な老化シミュレーションを受けると化学変化を示すことが示されています。しかし、この 2 つのうち、PLA は ABS よりもわずかに性能が優れています。紫外線や温度変化を受けると、ABS は色がさらに失われ、材料構造がさらに脆くなり、少し歪みます。一方、PLA は紫外線照射後にわずかな変化しか見られませんでしたが、温度チャンバー内で時間が経過すると材料に若干の膨らみが生じました。
△ ABS と PLA フィラメントと印刷サンプル。
これは、3D プリントした作品を長持ちさせたい人にとって便利であり、より耐久性の高い 3D プリント材料を開発したいメーカーにとっても役立つ可能性があります。それでも、調査すべきことはたくさんあります。まだ調査が必要な 3D プリント材料や、完了していない追加の分析が残っています。もちろん、これらの材料が実際にどのように劣化するかは、時間が経てばわかるでしょう。

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