身近なものになりつつある3Dプリンターですが
その3Dプリンターの材料であるフィラメントにはさまざまな種類があります。
今回はフィラメントの基本から選び方まで初心者にもわかりやすく説明していきます。
3Dプリンターのフィラメントについて
フィラメントとは何か？
フィラメントとは3Dプリンターで使われる素材のことです。
フィラメントの素材によって、耐久性、柔軟性、解像度などが異なり、使用する3Dプリンターや作りたい物、用途に応じて適したフィラメントを選ぶ必要があります。
フィラメントの役割
熱溶解積層方式で使用されるフィラメントは、ノズルから吐出されたフィラメントで層を形成し、立体的なモデルを作っていきます。
フィラメントの種類は多種多様で、製品の強度や質感を左右するため、適切なフィラメント選びが必要となります。そのフィラメントには環境に優しいバイオプラスチックをはじめ、機械的特性に優れたものや柔軟性に優れたものなどがあります。
フィラメント選びの基本
フィラメントを選ぶ際、まず作りたい物の用途を考えることが大切です。
例えば、屋外で使う物であれば、紫外線や気候変動に対する耐久性に優れた素材を選ぶことがポイントです。また、通常のPLAやABS以外にも、柔軟性が求められる場合には、TPUやTPEなどゴム製のフィラメントも選択肢になるでしょう。
色や透明度、表面の仕上がりにこだわりたい場合も、それぞれのフィラメントの特性を理解し、選ぶことが大切です。
主要なフィラメントの種類と特徴
まずPLA、ABS、PETGといった主要なフィラメントについて、その特徴を説明します。
PLAフィラメント
ポリ乳酸（PLA）フィラメントは、生分解性のある環境に優しいフィラメントです。
トウモロコシなどの植物性資源から作られており、印刷時の異臭が少ないことが特徴です。また、他のフィラメントに比べて印刷が簡単であり、初心者にも扱いやすいです。
PLAは比較的低温でも溶けるため、ヒートベッドを必要としない3Dプリンターでも使用できることが多いですが、熱に弱く耐熱性は低めです。
そのため、高温環境での使用には不向きで、装飾品や非耐熱部品の製作に適しています。
ABSフィラメント
ABS（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）フィラメントは、高い耐衝撃性と耐熱性を持ち合わせたフィラメントです。
自動車部品や家庭用電化製品など、実用性を求められる製品に広く使用されています。
ABSは耐薬品性も高いことから、さまざまな産業で部品製造に利用されます。
ただ、印刷時には高い温度設定が必要でPLAよりも扱いが難しい面もあるため、経験者向けであると言えます。また、印刷中に発生する臭いが強いという点も覚えておく必要があります。
PETGフィラメント
PETG（ポリエチレンテレフタラート グリコール変性）フィラメントは、優れた強度と耐久性、耐化学性を兼ね備えたフィラメントです。
このため、高い耐久性や耐水性が求められる屋外利用の部品などでの使用が適しています。さらに、PETGフィラメントは透明度が高く光沢があるため、見た目にも美しい仕上がりが期待できます。
溶融温度もPLAとABSの中間で、比較的印刷しやすいフィラメントとなっていますが、適切な印刷速度や温度管理が求められます。
実用的でありながら美しい仕上がりを望む際に、PETGフィラメントは最適な選択肢と言えます。
特殊なフィラメントの種類と特徴
ここでは木材風フィラメント、金属充填フィラメント、透明や光沢のあるフィラメントについて、その特徴を説明します
木材風フィラメント
木材風フィラメントは、その名の通り、木材のような風合いを持つフィラメントです。
本物の木材粉末を熱可塑性ポリマーと混合したもので、プリントした後の製品は木の質感があり、ぬくもりを感じさせる仕上がりになります。
このフィラメントの最大の特長は、木材のように研磨や塗装をすることができることです。つまり、プリント後の追加加工により、よりリアルな木材の質感を出すことが可能となります。
インテリア小物やアート作品など、見た目の美しさが求められる製品に適しています。
金属充填フィラメント
金属充填フィラメントには、実際の金属粉末をポリマーに混入して作られるものがあります。
銅、ステンレス、ブロンズなどの異なる金属タイプがあり、それぞれに独特な質感と重みがあります。
金属粉末の比率が高いほど、プリントされた物体は金属に近い外観と物理的特性を有するようになりますが、それに伴ってフィラメントを扱う難しさも増します。
このタイプのフィラメントは、メカニカルパーツ、ジュエリー、装飾品など、実用的かつ美的価値が重視される製品に使用されることが多いです。
透明、光沢のあるフィラメント
透明、光沢のあるフィラメントは、光を通す性質や表面の光沢が特長を持つフィラメントです。
例えば、ポリカーボネートやPETGといった素材が使われ、透明度を高める工夫が施されています。
これにより、ランプカバーやガラスのように見せたい物体、あるいは光学部品など、様々な用途で使われています。ただし、透明フィラメントをうまくプリントするには、プリンターの設定や印刷方法に気を配る必要があります。
高い透明度や美しい光沢を出すためには、プリントの際、多くの工夫が要求されます。
フィラメントの選び方
使用用途や環境に適した選び方
製作したい物の使用用途や使用する環境に合わせたフィラメント選びが大切です。
フィラメントには「強度が高くて耐久性がある」「柔らかくて柔軟性がある」「木質や金属のような質感がある」といった特性を持っているものがあります。
製作するアイテムの機能と見た目を考慮して、フィラメントを選定するのが重要です。
フィラメントの色と仕上がり
フィラメントの色選びは造形物の見た目に大きく影響します。
鮮やかな色彩は視覚的な魅力を高め、自然な色合いは実用品に本物感を与えます。
例えば、透明や半透明のフィラメントを使うと、ライトを通す特性を持つアイテムの造形に適しています。光沢のあるフィラメントやメタリックフィラメントを選ぶと、高級感が出せるため、ディスプレイや装飾品にぴったりです。また、色の変化が少ない単色のフィラメントならば、塗装や後処理がしやすくなります。
目的に応じて色を選択することで、見栄えの良い仕上がりに繋がり、造形物のクオリティを一層高めることができます。
基本的にはPLAフィラメントを使えばOK
各種フィラメントの説明をしてきましたが
作りたいものが特殊なケース（強度が必要となる治具やパーツの製作、柔軟性が必要となるスマホケースなど）でない限りはPLAフィラメントを使っておけば問題無いと思います。
PLAフィラメントは初心者にも扱いやすく、安価なうえ一番よく使われているフィラメントです。
ポチップ
まとめ
今回はフィラメントの基本から、PLAをはじめとする主要なフィラメントの種類と特性、さらに特殊なフィラメントについて解説しました。
フィラメント選びは、印刷する対象物の用途や特性によって大きく左右されます。
基本的には扱いやすいPLAフィラメントの使用をおすすめしていますが、耐熱性や強度など特定の特性が要求される場合は、ABSやPETGなど他の素材も検討するのが良いでしょう。
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