なぜ 3D プリンティング技術が力を増し、古い伝統的な製造技術に取って代わられているのか疑問に思ったことはありますか?
この変革が起こっている理由をリストアップしようとすると、そのリストは間違いなくカスタマイズから始まるでしょう。人々はパーソナライゼーションを求めています。彼らは標準化にはあまり関心がありません。
そして、この人々の行動の変化と、カスタマイズによって人々のパーソナライゼーションのニーズを満たす 3D プリンティング技術の能力のおかげで、従来の標準化ベースの製造技術を置き換えることができます。
柔軟性は、人々がパーソナライゼーションを求める隠れた要因です。そして、柔軟な 3D プリント材料が市場で入手可能になり、ユーザーがより柔軟な部品や機能的なプロトタイプを開発できるようになったという事実は、一部のユーザーにとっては純粋な喜びの源です。
3D プリントされたファッションや 3D プリントされた義手は、3D プリントの柔軟性が評価されるべき応用例です。
ラバー 3D プリンティングは、まだ研究段階にあり、開発が進んでいない分野です。しかし今のところ、ゴムの 3D プリント技術はありません。ゴムが完全に印刷可能になるまでは、代替品で対処する必要があります。
研究によると、ゴムに最も近い代替品は熱可塑性エラストマーと呼ばれています。柔軟な素材には 4 つの異なるタイプがあり、この記事では詳しく見ていきます。
これらの柔軟な 3D プリント材料は、TPU、TPC、TPA、および Soft PLA と呼ばれます。まず、フレキシブル 3D プリント材料全般について簡単に説明します。
最も柔軟なフィラメントとは何ですか?
次の 3D プリント プロジェクトに柔軟なフィラメントを選択すると、プリントのさまざまな可能性の世界が開かれます。
フレックス フィラメントを使用してさまざまなオブジェクトを印刷できるだけでなく、プリンタを備えたデュアルまたはマルチヘッドの押出機をお持ちの場合は、この材料を使用して非常に素晴らしいものを印刷することもできます。
オーダーメイドのフリップフロップ、ストレスボールヘッド、または単に振動減衰装置などの部品や機能プロトタイプを、プリンタを使用して印刷できます。
オブジェクトの印刷に Flexi フィラメントを使用することを決意した場合は、想像力を現実に近づけることができるはずです。
この分野では現在非常に多くのオプションが利用可能であるため、このプリント材料のない 3D プリンティングの分野ですでに時間が経過していたとは想像するのが難しいでしょう。
当時、ユーザーにとって、柔軟なフィラメントで印刷するのは面倒な作業でした。痛みは、これらの素材が非常に柔らかいという 1 つの共通の事実を中心に、多くの要因が絡み合って発生しました。
フレキシブル 3D プリント素材は柔らかいため、どのプリンターでもプリントするのは危険であり、代わりに本当に信頼できるものが必要でした。
当時のほとんどのプリンターは、押し糸効果の問題に直面していました。そのため、当時の剛性のないものをノズルを通して押し込むと、曲がったり、ねじれたり、抵抗したりすることがありました。
あらゆる種類の布を縫うために針から糸を注ぐことに慣れている人なら誰でも、この現象に共感できるでしょう。
押し出し効果の問題とは別に、TPE などのより柔らかいフィラメントの製造は、特に良好な公差を必要とする非常に困難な作業でした。
許容誤差が低いことを考慮して製造を開始すると、製造したフィラメントに不十分なディテール、詰まり、押し出しプロセスが必要になる可能性があります。
しかし状況は変わり、現在ではさまざまな柔らかいフィラメントがあり、中には弾性特性やさまざまなレベルの柔らかさを備えたものもあります。ソフト PLA、TPU、TPE はその例です。
ショア硬度
これは、フィラメント メーカーが 3D プリント材料の名前と一緒に言及しているのをよく見かける一般的な基準です。
ショア硬度は、あらゆる材料が凹みに対して持つ抵抗の尺度として定義されます。
このスケールは、人々が材料の硬さについて語る際に何の参考にもならなかった過去に発明されました。
したがって、ショア硬度が発明される前は、実験した材料の硬度を数字で説明するのではなく、自分の経験を他の人に説明する必要がありました。
このスケールは、機能プロトタイプの部品を製造するためにどの金型材料を選択するかを検討する際に重要な要素になります。
したがって、たとえば、石膏で立っているバレリーナの型を作るために 2 つのゴムから選択したい場合、ショア硬度から、硬度 70 A の短いゴムは、ショア硬度 30 A のゴムよりも有用ではないことがわかります。
通常、フィラメントを扱う場合、柔軟な材料の推奨ショア硬度が 100A ～ 75A の範囲であることがわかります。
ここで、明らかに、ショア硬度 100A のフレキシブル 3D プリント材料は、ショア硬度 75A のフレキシブル 3D プリント材料よりも硬いでしょう。
フレキシブル フィラメントを購入する際に考慮すべき点は何ですか?
柔軟なフィラメントだけでなく、フィラメントを購入する際にはさまざまな要素を考慮する必要があります。
機能的なプロトタイプの見栄えの良い部分を生み出す材料の品質など、自分にとって最も重要な中心点から始める必要があります。
次に、サプライチェーンの信頼性について考慮する必要があります。つまり、3D プリントに一度使用した材料は継続的に利用可能である必要があります。そうでないと、3D プリント材料の限られた端を使用することになります。
これらの要素を考慮した上で、高弾性、豊富なカラーバリエーションを考慮する必要があります。なぜなら、すべてのフレキシブル 3D プリント材料が購入したい色で入手できるわけではないからです。
これらすべての要素を考慮した後、市場の他の企業と比較して、同社の顧客サービスと価格を考慮することができます。
ここでは、柔軟な部品や機能的なプロトタイプを印刷するために選択できる材料のいくつかをリストします。
フレキシブル3Dプリント材料一覧
以下に挙げる材料はすべて、本質的に柔軟で柔らかいなど、いくつかの基本的な特性を備えています。この材料は優れた耐疲労性と良好な電気特性を備えています。
並外れた振動減衰性と衝撃強度を備えています。これらの材料は化学薬品や天候に対して耐性があり、優れた耐引裂性と耐摩耗性を備えています。
これらはすべてリサイクル可能であり、優れた衝撃吸収能力を備えています。
フレキシブル 3D プリント マテリアルで印刷するためのプリンターの前提条件
これらの素材で印刷する前にプリンターの設定を行うべきという標準的な信念がいくつかあります。
プリンターの押出機の温度範囲は摂氏 210 ～ 260 度である必要がありますが、印刷する材料のガラス転移温度に応じて、ベッド温度の範囲は周囲温度から摂氏 110 度である必要があります。
柔軟な素材で印刷する場合の推奨印刷速度は、最低 5 ミリメートル/秒から 30 ミリメートル/秒までです。
3D プリンターの押出機システムはダイレクト ドライブである必要があり、製造する部品や機能プロトタイプの後処理を高速化するために冷却ファンを装備することをお勧めします。
これらの素材で印刷する際の課題
もちろん、これまでユーザーが直面してきた困難に基づいて、これらの素材で印刷する前に注意しなければならない点がいくつかあります。
- 熱可塑性エラストマーは、プリンターの押出機では扱いにくいことが知られています。
-フィラメントは湿気を吸収するため、フィラメントが適切に保管されていない場合、プリントのサイズが飛び出すことが予想されます。
-熱可塑性エラストマーは素早い動きに敏感なので、押出機に押し込むと座屈する可能性があります。
TPU
TPUは熱可塑性ポリウレタンの略です。市場で非常に人気があるため、フレキシブル フィラメントを購入する際に、他のフィラメントと比較してこの素材がよく見かける可能性が高くなります。
他のフィラメントに比べて剛性が高く、押し出しやすいことで市場では有名です。
この素材は適度な強度と高い耐久性を持っています。 600 ～ 700 パーセント程度の高い弾性範囲を持っています。
この材料のショア硬度は 60 A ～ 55 D です。印刷適性に優れ、半透明です。
グリースや油に対する耐薬品性が高いため、3D プリンターでの使用に適しています。この材料は高い耐摩耗性を持っています。
TPU で印刷中は、プリンターの温度範囲を摂氏 210 ～ 230 度、ベッドの温度を非加熱温度～摂氏 60 度の範囲に保つことをお勧めします。
前述したように、印刷速度は 5 ～ 30 ミリメートル/秒である必要がありますが、ベッドへの接着には、カプトン テープまたはペインター テープを使用することをお勧めします。
押出機は直接駆動である必要があり、少なくともこのプリンターの最初の層には冷却ファンは推奨されません。
TPC
それらは熱可塑性コポリエステルを表します。化学的には、これらは長鎖または短鎖グリコールのランダムな長さが交互に並んだポリエーテルエステルです。
この部分のハード セグメントは短鎖エステル単位ですが、ソフト セグメントは通常、脂肪族ポリエーテルとポリエステル グリコールです。
この柔軟な 3D プリント材料はエンジニアリンググレードの材料とみなされているため、TPU ほど頻繁に見かけるものではありません。
TPC は密度が低く、弾性範囲は 300 ～ 350% です。ショア硬度は 40 ～ 72 D の範囲です。
TPC は、耐薬品性に優れ、強度が高く、熱安定性と耐熱性にも優れています。
TPC で印刷するときは、温度を 220 ～ 260 ℃、ベッド温度を 90 ～ 110 ℃、印刷速度範囲を TPU と同じに保つことをお勧めします。
TPA
熱可塑性ポリアミドと呼ばれる TPE とナイロンの化学共重合体は、ナイロンの滑らかで光沢のある質感と TPE の利点である柔軟性を組み合わせています。
370 ～ 497 パーセントの範囲の高い柔軟性と弾性を持ち、ショア硬度は 75 ～ 63 A の範囲です。
耐久性に優れ、TPCと同等の印刷適性を示します。耐熱性、層密着性に優れています。
この材料を印刷する際のプリンターの押出機の温度は 220 ～ 230 ℃の範囲である必要があり、一方、ベッド温度は 30 ～ 60 ℃の範囲である必要があります。
プリンターの印刷速度は、TPU および TPC の印刷時に推奨される速度と同じにすることができます。
プリンターのベッド接着は PVA ベースである必要があり、押出機システムはボーデンと同様に直接駆動でも構いません。
投稿日時: 2023 年 7 月 10 日