BASF社製3Dプリンターフィラメント【日本総代理店】日本3Dプリンター株式会社

コラム

3Dプリンターに必要なフィラメントとは?

  • フィラメント特性比較

2021.11.18

さまざまな立体物を高精度に造形できる3Dプリンター。製造業界から医療業界まで、その活躍の幅は多岐にわたります。
3Dプリンターにも多くの種類が存在しますが、特にFFF(熱溶解積層法)は、その専用材料である「フィラメント」とは切っても切れない関係です。
ただ、一口にフィラメントと言っても、その種類は複数存在します。特に普及が進んでいるフィラメントにはどのようなものがあるのでしょう。逆に、少し変わったフィラメントなども存在しているのでしょうか。
この記事では、フィラメントの基本に触れたあと、多数あるフィラメントの種類を解説。 最後に、日本3Dプリンター株式会社で取り扱いのあるフィラメントをピックアップしてご紹介するので、フィラメント選びで迷われている方は、ぜひ参考になさってください。

3Dプリンターのフィラメントとは?

3Dプリンターのフィラメントとは?

3Dプリンティングの分野でよく耳にする「フィラメント」とは、FFF(熱溶解積層法)で使われるリール上にまかれた3Dプリンター専用材料を指します。
金型などで使用される熱可塑性樹脂で、加熱すると柔らかく、冷えると固まるという特性を生かして造形を行います。
熱で溶かしたフィラメントをノズルから吐出し、一層一層重ねていく仕組みです。
そんなFFF(熱溶解積層法)の3Dプリンターのフィラメントで主流なのは、ABSやPLAなど。
この後の項目で上記2つを含めたさまざまなフィラメントの特性について解説していきます。

対応プリンター多数のメジャーなフィラメント

対応プリンター多数のメジャーなフィラメント

フィラメントの中には金属や石膏などの特殊材料に対応した3Dプリンターもありますが、一般的な3Dプリンターではそのようなフィラメントは造形することが出来ません。
一方で汎用性の高いフィラメントでは、様々な3Dプリンターで造形することが可能です。 以下では、対応している3Dプリンターが多い、メジャーなフィラメントで使用されている材料をご紹介しております。

PLA

PLAとは「Poly Lactic Acid」の頭文字を取ったものです。
トウモロコシやジャガイモなどから得られる植物由来の樹脂です。
乳酸を重合することによってできた高分子であり、乳酸から作られたポリエステルとも言えます。
また、他の材料と混合させることで異なる性質を持つPLA材料を作りだすことも可能です。
ただ、PLAはメジャーなフィラメントのうちの一つですが、ABSなどに比べると耐久性や耐熱性がやや劣るのが難点とも言えます。
その分、冷却時の歪みが生じにくく、比較的大きな造形物を生成するのに向いていると言えるでしょう。

ABS

ABSとは「Acrylonitrile Butadiene Styrene」の略で、機械的強度のバランスが良い3種類の樹脂の性質が現れるフィラメントです。

・アクリロニトリル:耐熱性、機械的強度、耐油性に優れる
・ブタジエン:ゴムの特性である耐衝撃性に優れる
・スチレン:光沢性、加工性、電気的特性、寸法安定性に優れる

ABSは靭性があり、強度があるのが特徴です。
サンドペーパーや紙やすりもかけやすく、樹脂用塗料による着色も容易であるため、求める造形物をより再現しやすいと言えるでしょう。

PET/PETG

PETとは、「Poly Ethylene Terechthalate」の頭文字を取ったもので、飲料用の容器として普及しているペットボトルの材料として使われていることで有名です。
PETは透明性のある材料であるため、透き通るような美しい造形を得意とします。
また、強度や耐久性、耐熱性に優れている点も特徴です。 PETGはPETの強化材料で、PET以上の透明性と、ABSと同等の強度や耐久性、耐熱性があると同時に、PLAレベルの安定性を兼ね備えている素材として注目されています。

ASA

ASAとは、「Acrylate Styrene Acrylonitrile」の略です。
ABSのブタジエンをアクリレートゴムに置き換えた熱可塑性樹脂で、基本的な特性はABSに類似していますが、ABSと比較すると耐候性が改善されているため、例えば屋外での使用に適している点がもっとも特徴的と言えます。

PP

PPとは、「Polypropylene」の略で、樹脂の中でも比重が低く、耐摩擦性や機械的強度、耐薬品性に優れている点が特徴です。
強度、および柔軟性もあるため、そうした性質を要する、落としたりぶつけたりする可能性のある造形物に向いていると言えるでしょう。
耐熱性も兼ね備えているため、対応している3Dプリンターが幅広いのもメリットです。

対応プリンター少なめの変わったフィラメント

中には、3Dプリンターのフィラメントとして使われる場面はあるけれど、それほどメジャーではない、もしくは対応プリンターが少ないフィラメントも存在します。
今後使用する機会がないとも言い切れないため、知識を持っておくことは悪いことではありません。

複合材料

前項でご紹介した「ABS」や「PLA」に、銅や木質、炭素繊維などを混ぜ込み、機能性を高めた造形素材を指します。
例えば以下のようなものがあります。

・青銅/銅の粉末が80%含まれるPLAフィラメント
磨くと光沢が出るのが特徴。ザラザラとした素材が細くノズルから吐出されるため、対応する機種が必要になります。

・木/竹の繊維が30%含まれるPLAフィラメント
木や竹の風合いが得られるため、温かみのある造形が可能になります。

ゴムライク

「ゴムライク」は、樹脂の中でも一番柔らかい素材です。
3Dプリンターによっては硬度の選択が可能で、伸び縮みするものから、消しゴムのような比較的硬めのものまで、自由に表現できます。
対応している3Dプリンターは限られていますが、FFF用のゴムライク素材を使えば、ABSなどを出力できる3Dプリンターでもゴムのような柔らかい造形が可能です。

PC

PCとは、「Poly Carbonate」の略です。
プラスチック素材の中ではかなり上位レベルの耐衝撃性を誇ります。その強さは、ABSのなんと5倍。
これだけ丈夫であると加工がしにくく感じられるかもしれませんが、実は加工のしやすさにも優れている素材です。
美しい光沢を放つ点も特徴で、高級感を出したい電化製品や日用品などに使われています。 ただし、高温多湿に弱いことと、対応する3Dプリンターがまだ少ないところが難点です。

専用プリンターで金属素材を扱うこともできる

専用プリンターで金属素材を扱うこともできる

金属素材を用いたい場合は、金属専用の3Dプリンターを用いることで造形を行うことができます。
機種によって、鉄、銅、ニッケル、チタン、シルバー、ステンレス、アルミニウムなど、多くの金属素材の使用が可能です。
金属素材は最終製品に用いられることが多く、自動車や航空機など、広い分野で使用されています。
ただし、樹脂用の3Dプリンターと比較すると金属専用の3Dプリンターの数は少なめです。

日本3Dプリンター株式会社で取り扱っているフィラメント

多くのフィラメント素材をご紹介してまいりましたが、ここからは、日本3Dプリンター株式会社で取り扱いのあるフィラメントをいくつかピックアップしてご紹介いたします。

3DプリンターフィラメントUltrafuse® PLA Basic

こちらはBASF社のベーシックタイプPLAフィラメントです。
PLAフィラメントは一般的なFFF式3Dプリンターでもっとも用いられるもので、3Dプリンティングが初めてという方にも向いています。
低温での造形ができ、樹脂の収縮も少ないため、安定した造形、高い精度を兼ね備えることができるフィラメントです。
そして、こちらのフィラメントはとにかく安価であることがメリット。
一般的なフィラメントは1万円前後~高価なものだと2万円を超えるのなんてものもありますが、こちらのフィラメントは3,300円(税込)と、3Dプリンティングビギナーの方でも手の出しやすいフィラメントとなっています。

3DプリンターフィラメントUltrafuse®  PP GF30

こちらはBASF社の機能性樹脂です。
PPをベースに、ガラス短繊維を30%含有したものになります。
PP本来の靭性や強度に、グラスファイバーを含有したことで、PPよりも安定性が向上し、機械的な強度が増しているところが特徴です。
表面の仕上がりはカーボン系樹脂に匹敵する印象で、糸引きなどのバリもほとんどできず、綺麗に仕上がる点がメリットと言えるでしょう。

3DプリンターフィラメントUltrafuse®  ABS Fusion+

こちらも上記2つと同じく、BASF社のフィラメント。
自動車業界での材料ソリューション企業であるPolyscope社の開発したXILOY™3Dを元に作られた、エンジニアリングフィラメントです。
通常のABSで課題となっていた反りを抑えた点と、糊を使用しなくてもプラットフォームに定着する点が特徴と言えます。
高い靭性を持つため、振動などにも強い造形物を実現することが可能です。 形状にもよりますが、同社の水溶性サポートに一部対応している点もメリットでしょう。

PolyMide PA6-GF フィラメント

こちらはPolymaker社のフィラメントです。
優れた耐衝撃強度と剛性を兼ね備えた、ガラス繊維強化ナイロンとなっています。
粘度のようなしっとりとしたグレーの色合いで、形状によってはバリなどが出やすいですが、ニッパーやスクレーパーなどで綺麗に落とせるため、気にし過ぎる必要はありません。
サポートなしでもオーバーハングなどの形状を美しく仕上げることができるため、さまざまな造形に向いています。

最適なフィラメント選びなら、日本3Dプリンター株式会社へ!

3Dプリンティングの材料となるフィラメントは、実にさまざまな種類のものが存在しています。
一般的な3Dプリンターに対応しているものから、専用のプリンターでしか出力できないものまで、幅広いことがおわかりいただけたのではないでしょうか。
また、最後に日本3Dプリンター株式会社で取り扱いのあるフィラメントもご紹介させていただきましたが、こちらもほんの一部です。

ご紹介したものの中にはないような特性を持つフィラメントも豊富に存在するため、「どういった仕上がりにしたいか」「既存の3Dプリンターと相性が良いフィラメントはどれか」などの疑問をお持ちの方は、ぜひ、日本3Dプリンター株式会社にご相談ください。

3Dプリンティングをはじめとした、それに付随するフィラメントの専門知識を有するスタッフが多数在籍しておりますので、貴社の課題・ニーズにマッチしたフィラメントのご提案が可能です。
フィラメント選びで迷われている方は、お気軽にお問い合わせください。

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