適切なフィラメント選びが3Dプリンターの成功を導きます！
3Dプリンターフィラメントは、初心者から研究開発チームや教員、設計者、エンジニア、趣味で3Dプリントを楽しむ方まで、幅広い層にとって重要な要素です。この記事では、多種多様なフィラメントの中から最適なものを見つけるための基本知識や特徴、選び方のポイント、おすすめ製品、購入方法について、わかりやすく丁寧に解説しています。
3Dプリンターフィラメントの基礎知識
3Dプリンターフィラメントは、3Dプリンターで使用されるプラスチック素材のことを指します。3Dプリンターは、フィラメントを溶かし、層状に積み重ねることで立体物を作成します。このプロセスは、一般的に「FDM（Fused Deposition Modeling）」や「FFF（Fused Filament Fabrication）」と呼ばれています。フィラメントは、種類や特性によってさまざまな用途や状況に適したものがあります。
フィラメントの主な特長
3Dプリンターフィラメントは、多くの異なる特性を持つことがあります。以下は、いくつかの主要な特徴です。
強度: 一部のフィラメントは、他のものよりも強く、耐久性があります。例えば、ABSやナイロンは、構造部品や機械部品に適した高い強度を持っています。
耐熱性: 熱に対する耐性は、フィラメントの種類によって異なります。一部のフィラメント、例えばPC（ポリカーボネート）やPP（ポリプロピレン）は、高温環境で使用される部品に適しています。
柔軟性: 一部のフィラメントは、柔軟性が高く、屈曲や変形に対して強いです。このようなフィラメントは、TPE（熱可塑性エラストマー）やTPU（熱可塑性ポリウレタン）など、ゴム様の特性を持っています。
軽量性: カーボンファイバーやガラス繊維を含むフィラメントは、軽量で高い剛性を持っています。これらは、ドローンやRCカーなど、軽量性が求められるアプリケーションに適しています。
見た目や質感: 一部のフィラメントは、特殊な見た目や質感を持っています。例えば、木材系フィラメントは、木目調の質感を持ち、視覚的な魅力があります。
これらの特徴を理解し、適切なフィラメントを選択することで、3Dプリントの品質と成功率を向上させることができます。フィラメントの選択は、3Dプリントの目的や用途によって大きく異なるため、各フィラメントの特性を比較検討し、最適なものを選ぶことが重要です。
3Dプリンターフィラメントの種類は多岐にわたり、それぞれが独自の特性や用途を持っています。この記事では、主要なフィラメントの種類や特徴、選び方、おすすめ製品、購入方法などを詳しく解説しています。初心者や新規ユーザー、企業の研究開発チーム、学校の教員、個人の設計者やエンジニア、趣味で3Dプリントを行う人などが、フィラメント選びの際に参考にできる情報を提供しています。この知識を活用し、あなたの3Dプリントプロジェクトに最適なフィラメントを見つけてください。
3Dプリンターフィラメントのおすすめ選び方
プロトタイピング形状試作におすすめのフィラメント
プロトタイピングや形状試作には、低コストで環境に優しいPLAフィラメントが最適です。PLAは、容易にプリントでき、最もプリント安定性に優れており、デザインの確認やデザイン変更が容易に行えます。
治具・工具におすすめのフィラメント
治具や工具には、耐久性と強度が求められます。ABSフィラメントは、高い強度と耐久性を持ち、機械的な負荷にも耐えられるため、この用途に適しています。PETGフィラメントも、ABSと同様の特性を持ちながら、より環境に優しいため、選択肢の一つです。
高強度プロトタイプにおすすめのフィラメント
高強度プロトタイプには、ナイロン（PA）フィラメントがおすすめです。ナイロンは、高い柔軟性と耐摩耗性を持ち、衝撃や応力にも耐えられるため、堅牢なプロトタイプの製造に適しています。
高耐熱におすすめのフィラメント
高温環境で使用する部品には、耐熱性が重要です。ポリカーボネート（PC）フィラメントは、高い耐熱性を持ち、さらに高い強度と耐衝撃性も兼ね備えているため、この用途に適しています。
軽量＆高剛性におすすめのフィラメント
軽量かつ高剛性が求められる部品には、カーボンファイバー（炭素繊維）配合フィラメントがおすすめです。炭素繊維が樹脂と組み合わされており、高い剛性と軽量性を実現しています。
柔軟性におすすめのフィラメント
柔軟性が必要な部品や製品には、ゴム様の特性を持つTPU（熱可塑性ポリウレタン）フィラメントやTPE、PBATがおすすめです。T伸びやすくて衝撃吸収性に優れており、さまざまな柔軟な部品やプロダクトのプリントに適しています。
大きい造形サイズにおすすめのフィラメント
大きい造形サイズには、安定した品質が維持できるフィラメントが必要です。PLAやPBATなどの環境安定性が優れたフィラメントは、大きい造形サイズでも安定した出力が期待できます
これらのフィラメント選び方を参考に、用途や目的に応じた最適な3Dプリンターフィラメントを選ぶことができます。
フィラメントの種類と特長：対応機種とおすすめ製品
PLAフィラメント – エコフレンドリーで初心者向け
PLAの使用例
PLAフィラメントは、ほとんどのFDMタイプの3Dプリンターで対応しており、扱いやすさから初心者にもおすすめです。一般的なプロトタイピングやおもちゃ、デコレーション、低負荷のパーツなど、幅広い用途で使用されています。
特長と注意点
PLAは、環境にやさしい植物由来の素材で、低温で印刷が可能です。ただし、耐熱性や耐衝撃性には劣ります。また、乾燥状態を維持することが重要です。印刷時にはベッド温度を60〜70℃に設定し、適切な冷却設定で品質を向上させることができます。
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ABSフィラメント – 高強度で耐久性が高い
ABSの使用例
ABSフィラメントは、多くのFDMタイプの3Dプリンターで対応しています。ABSは高強度で耐久性に優れており、機械部品、ツール、自動車部品、電子機器のケースなど、さまざまな用途で使用されています。
特長と注意点
ABSの特長は、高い耐衝撃性、耐熱性、耐摩耗性が挙げられます。ただし、印刷時に高温が必要で、ベッド温度は90-110℃、ノズル温度は220-250℃が一般的です。また、部屋の換気が重要です。ABSは縮みやすく、反りが発生しやすいため、大きい造形物を作るには庫内温度の加熱機能が必要です。
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ASAフィラメント – 屋外耐候性に優れる
ASAの使用例
ASAフィラメントは、多くのFDMタイプの3Dプリンターに広く対応しており、特に屋外で使用されるパーツに適しています。例えば、自動車の外装部品、庭園用品、屋外看板、屋外照明などが挙げられます。
特長と注意点
ASAフィラメントは、耐紫外線性や耐候性に優れているため、屋外での使用に適しています。また、ABSに似た強度と耐久性を持ちながら、反りが少ないのも特徴です。ただし、印刷時には高温が必要で、ノズル温度は230-260℃、ベッド温度は80-100℃が一般的です。換気の良い環境で印刷することが重要です。
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PETGフィラメント – 強度と耐水性を兼ね備えた汎用性
PETGの使用例
PETGフィラメントは、FDMタイプの3Dプリンターで広く使用されています。その優れた汎用性から、様々な分野で活用されています。例えば、コンシューマー向け製品のプロトタイピング、食品容器、医療器具、電子機器のケースなどが挙げられます。
特長と注意点
PETGフィラメントは、PLAとABSの両方の特徴を併せ持ちます。強度と耐水性に優れています。印刷時の反りや収縮が少ないのも特徴で、プリントが比較的簡単です。印刷速度はPLAに比べて遅めで、ノズル温度は230-250℃、ベッド温度は60-80℃が一般的です。
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PAナイロンフィラメント – 高い柔軟性と耐摩耗性
PAナイロンの使用例
PAナイロンフィラメントは、比較的安定性の高いFDM式3Dプリンターでの使用が推奨です。ナイロン素材は、その高い柔軟性と耐摩耗性から、自動車部品、ギア、ベアリング、プーリー、ローラー、また医療用品やウェアラブルデバイスなど、機械的なストレスや摩耗に対して高い耐性が求められるアプリケーションに適しています。
特長
強度と柔軟性：他のフィラメントに比べて高い引っ張り強度と柔軟性を持ち、耐久性があります。
摩耗性：摩擦や機械的なストレスに対して高い耐性があります。耐油性・耐薬品性：油や一部の薬品に対する耐性があります。
【注意点】
水分吸収：ナイロンは水分を吸収しやすく、乾燥状態を保つことが重要です。使用前に乾燥させ、密封された容器で保管することが望ましいです。
高温設定：ナイロンフィラメントは、一般的に高いノズル温度（240～260℃）でプリントする必要があります。
密着性：ベッドへの接着が難しい場合があるため、接着剤や専用のビルドプレートを使用することが推奨されます。
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PP（ポリプロピレン）フィラメント – 高靭性が魅力
PPの使用例
PP（ポリプロピレン）フィラメントは、安定性の高いFDM式3Dプリンターが推奨です。PPは食品容器や自動車部品、医療用品など幅広い用途で利用されるプラスチックで、その高い靭性や耐薬品性、低密度などの特性が活かされています。3Dプリントでは、柔軟性が求められる部品や、耐衝撃性が必要なプロジェクトに適しています。
特長と注意点
高い靭性：衝撃に対して優れた耐性を持ち、繰り返しの力にも耐えられるため、耐久性があります。
耐薬品性：多くの薬品や溶剤に対して高い耐性を持ちます。
低密度：軽量な材料でありながら、高い強度を持っています。
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PC（ポリカーボネート）フィラメント – 耐衝撃性と光沢
PC（ポリカーボネート）と使用例
PC（ポリカーボネート）フィラメントは、安泰性が高いDM式3Dプリンターが推奨です。ポリカーボネートは、透明性や耐衝撃性、耐熱性が高く、光学機器、自動車部品、電子機器ケースなど幅広い産業で利用されています。3Dプリントでは、強度が求められる部品や、光沢のある美しい仕上がりが必要なプロジェクトに適しています。
特長
耐衝撃性：衝撃に対して非常に高い耐性を持ち、他のフィラメントよりも優れた強度があります。
光沢：美しい光沢感のある仕上がりが特徴で、透明性が高いものもあります。
耐熱性：高い耐熱性を持ち、高温環境下でも変形しにくいです。
【注意点】
高温設定：PCフィラメントは、一般的にノズル温度260～310℃、ベッド温度90～120℃でプリントする必要があります。また、プリント中の庫内温度も高めに保つことが望ましいです。
密着性：ベッドへの接着が難しい場合があるため、接着剤や専用のビルドプレートを使用することが推奨されます。
反り：PCフィラメントは熱収縮が起こりやすいため、部品の寸法精度に注意が必要です
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ゴム系（TPU・TPE・TPC）フィラメント –
柔軟で衝撃吸収性に優れる
ゴム系（TPU・TPE・TPC）の使用例
ゴム系フィラメント（TPU、TPE、TPC）は、FDM式3Dプリンターで使用できます。これらのフィラメントは柔軟性や伸縮性が高く、スマートフォンケース、ウェアラブルデバイス、シューズ、グリップなどの製品のプロトタイプに適しています。また、衝撃吸収性が高いため、プロテクターや緩衝材としても使用できます。
特長
柔軟性：高い柔軟性と伸縮性を持ち、様々な曲面や柔らかい素材が必要なアプリケーションに適しています。
衝撃吸収性：衝撃を吸収しやすく、保護ケースや緩衝材として使用できます。
耐摩耗性：摩耗に対して高い耐性があり、長期間使用しても劣化しにくいです。
【注意点】
プリント速度：ゴム系フィラメントは、プリント速度を遅くすることが望ましいです。速度が速すぎると、フィラメントが適切に押し出されず、品質が低下する可能性があります。
互換性：ゴム系フィラメントは、一部の3Dプリンターで取り扱いが難しい場合があります。使用するプリンターとの互換性を確認してから購入することが望ましいです。
ゴム系2（PBAT）フィラメント 柔軟で生分解性をもつ
ゴム系2（PBAT）フィラメントの使用例
柔軟性：高い柔軟性と伸縮性があり、曲面や軟らかい素材が必要なアプリケーションに適しています。
生分解性：PBATは生分解性が高く、環境への負荷を軽減できるため、エコフレンドリーな製品開発に役立ちます。 耐水性：水分に強いため、屋外での使用や水分の多い環境にも適しています。
特長
耐衝撃性：衝撃に対して非常に高い耐性を持ち、他のフィラメントよりも優れた強度があります。
光沢：美しい光沢感のある仕上がりが特徴で、透明性が高いものもあります。
耐熱性：高い耐熱性を持ち、高温環境下でも変形しにくいです。
【注意点】
保存状態：生分解性が高いため、湿気や光から遮断した密閉容器で保管することが重要です。保管状態が悪いと、劣化が早まることがあります。
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さらに詳しくゴム・エラストマー(TPU/TPE/ TPC/PBAT系)フィラメント完全ガイド!
カーボンファイバー（炭素繊維）配合フィラメント – 軽量で高い剛性
カーボンファイバー（炭素繊維）配合フィラメントの使用例
カーボンファイバー配合フィラメントは、通常のプラスチックにカーボンファイバーを混ぜたもので、安定性が高い機種や専用のFDM式3Dプリンターで使用できます。軽量で高い剛性が求められる部品や構造物に適しており、自動車、航空機、ロボティクス、ドローン、スポーツ用品などの分野で利用されます。
特長
軽量性：カーボンファイバーの炭素繊維が高い強度を持ちつつ軽量であるため、重量が問題となるアプリケーションに適しています。
高い剛性：カーボンファイバーは、高い剛性を持っているため、耐久性が求められる部品や構造物に適しています。 熱伝導性：カーボンファイバーは熱伝導性が高く、熱を効率的に放散することができます。
【注意点】
保存状態：生分解性が高いため、湿気や光から遮断した密閉容器で保管することが重要です。保管状態が悪いと、劣化が早まることがあります。
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ガラス繊維配合フィラメント – 剛性と耐熱性が向上
ガラス繊維配合フィラメントの使用例
ガラス繊維配合フィラメントは、一般的なプラスチックにガラス繊維を添加したもので、FDM式3Dプリンターで使用できます。剛性と耐熱性が向上するため、自動車部品、産業用機器、エレクトロニクス、航空宇宙などの分野で利用されます。
特長
高い剛性：ガラス繊維がプラスチックの強度と剛性を向上させ、より頑丈な部品を作成できます。
耐熱性：ガラス繊維配合フィラメントは、熱に強いため、高温環境で使用される部品に適しています。
耐化学性：ガラス繊維は化学薬品に対して耐性があり、さまざまな環境で使用できる部品を作成することができます。
【注意点】
ノズル摩耗：ガラス繊維は摩耗性が高いため、通常の真鍮製ノズルでは摩耗が早く進みます。ステンレス製やハードノズルが推奨されます。
積層強度：ガラス繊維配合フィラメントは、他のフィラメントに比べて積層強度が低い傾向があります。そのため、縦方向の強度が特に重要なアプリケーションでは注意が必要です。
価格：ガラス繊維配合フィラメントは、一般的なフィラメントに比べて価格が高いことが多いです。
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木材系フィラメント – 木目調の質感が魅力
木材系フィラメントの使用例
木材系フィラメントは、一般的にPLAフィラメントに木粉を添加したもので、ほとんどのFDM式3Dプリンターで使用できます。木目調の質感が特徴で、インテリアデザイン、家具、装飾品、玩具などの製作に適しています。
特長
木目調の質感：木粉が混ざっているため、プリント後の仕上がりが木目調の質感になり、見た目が美しいです。
簡単な後加工：木粉が含まれているため、研磨や塗装などの後加工が容易に行えます。
環境に優しい：PLAベースの木材系フィラメントは、生分解性があり、環境負荷が低いです。
注意点
強度：木粉が混ざっているため、一般的なPLAフィラメントに比べて強度が低くなることがあります。そのため、機械的な強度が求められる用途には不向きです。
ノズル詰まり：木粉がノズルに詰まることがあるため、定期的なノズルの清掃が必要です。また、ノズル径が小さい場合、詰まりやすくなるのでご使用の際には太いノズルが推奨です。
熱伝導性：木材系フィラメントは熱伝導性が低いため、プリント速度やノズル温度を適切に調整することが重要です。プリント速度が速すぎると、フィラメントが十分に溶けず、プリント品質に影響が出ることがあります。
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木材系フィラメント完全ガイド!
鋳造用フィラメント – 金属鋳造のワックスモデル
鋳造用フィラメントの使用例
鋳造用フィラメントは、主にFDM式3Dプリンターで使用されます。このタイプのフィラメントは、金属鋳造や宝石製作の分野でワックスモデルとして利用されます。
特長
簡単な後加工：プリント後のモデルは、研磨やカットなどの後加工が容易に行えます。
高い対応性：鋳造用フィラメントは、多くの金属や樹脂との互換性が高く、様々な鋳造アプリケーションに適用できます。
【注意点】
扱いに注意：鋳造用フィラメントは、他の一般的なフィラメントに比べて脆いため、取り扱いに注意が必要です。
保管方法：鋳造用フィラメントは湿気に敏感であるため、乾燥剤と一緒に密閉容器で保管することが推奨されます。
温度設定：適切なノズル温度やベッド温度を設定することで、プリント品質が向上します。しかし、温度が高すぎるとフィラメントが焼けることがありますので、注意が必要です。
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鋳造用フィラメント完全ガイド!
サポート専用フィラメント – 複雑な形状の3Dプリントに必須
サポート専用フィラメントの使用例
サポート専用フィラメントは、FDM式3Dプリンターで使用される一般的なフィラメントです。これらのフィラメントは、複雑な形状やオーバーハング部分がある3Dプリントモデルを製作する際に、一時的なサポート構造を作成するために使用されます。プリントが完了した後、サポートフィラメントは溶解や取り外しによって簡単に除去でき、きれいな仕上がりが得られます。
特長
簡単な取り外し：サポート専用フィラメントは、プリント後に容易に取り外すことができ、仕上がりの表面を損なうことなく複雑な形状のモデルを作成できます。
広範な互換性：サポート専用フィラメントは、多くの一般的なフィラメント（PLA、ABS、PETGなど）と組み合わせて使用することができます。
【注意点】
プリント設定：サポート専用フィラメントを使用する際には、3Dプリントソフトウェアの設定を適切に調整することが重要です。サポート構造の密度や取り外しのしやすさを最適化するために、テストプリントを行うことが推奨されます。
温度管理：サポート専用フィラメントは、適切なノズル温度やベッド温度を設定することで、プリント品質が向上します。また、素材によっては、専用の溶解液を使って除去する必要があります。
保管方法：サポート専用フィラメントも他のフィラメント同様に湿気に敏感であるため、乾燥剤と一緒に密閉容器で保管することが推奨されます。
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3Dプリンターフィラメントの購入ガイド:
メーカーと購入のポイント
フィラメントメーカー(サードパーティ製)
サードパーティ製のフィラメントメーカーは、幅広い3Dプリンターに使用することができます。また独自の技術によってノズルつまりを少なくしたものや、TPUなどに特化したメーカーなども登場しています。
PolyMaker
PolyMakerは、高品質で革新的な3Dプリンターフィラメントを提供するメーカーです。独自のテクノロジーによってノズル詰まりが少ないフィラメントを提供しています。またラインナップも豊富でPLAからABS、カーボンファイバー配合材料まで幅広い用途と高い耐久性を提供することを目指しており、エンジニアやデザイナーに好まれています。
BASF
BASFは、世界最大の化学会社の1つであり、高品質の3Dプリンターフィラメントも提供しています。BASFのフィラメントは、産業用途を中心に開発されており、高い耐久性や高い熱安定性を持つ製品が特徴です。RaiseE2やRaisePro3との互換性が高くプリント設定も安心して使用できます。
GSIクレオス
GSIクレオスは、日本の3Dプリンターフィラメントメーカーで、環境にやさしいPBATフィラメントを提供しています。非常にプリント安定性に優れ、比較的大きい造形物も反らずにプリントできるのが特長です。
SpiderMaker
SpiderMakerは、高品質なPLAフィラメントとTPUフィラメントを提供するメーカーです。SpiderMakerのフィラメントは、滑らかな表面仕上げや高い寸法精度が特徴です。幅広い3Dプリンターに使用できます。
ホッティポリマー
ホッティポリマーは、日本のゴムメーカーで、フィラメント材料も提供しています。とくにPLAをベースにした柔軟性が高いフィラメントが特長で、スーパーエンプラ系のフィラメントも提供しています。
フィラメントメーカー（3Dプリンターメーカー純正）
3Dプリンター用フィラメントは、3Dプリンターメーカー純正のものも豊富に登場しています。機械と材料を同じメーカーで作っているので、互換性が高くプリントミスが少なく、安心して利用できるのが特長です。
Raise3Dは、高品質で信頼性の高い3Dプリンターを提供するメーカーであり、純正フィラメントも同様の品質基準を満たしています。Raise3Dのフィラメントラインナップは、一般的なPLAやABSに加え、TPUやPC、カーボンファイバー配合ナイロンなど、エンジニアリング素材など幅広い種類が揃っています。
Flashforgeは、手頃な価格で高性能な3Dプリンターを提供するメーカーであり、純正フィラメントも高い品質が期待できます。彼らのフィラメントラインナップは、PLAやABS、PETGなどの一般的な素材から、PBATやナイロン、カーボンファイバー配合ナイロン材まで豊富な用途に対応しています。
TiertimeのUP300は、信頼性の高い3Dプリンターを提供するメーカーで、純正フィラメントも同様の品質基準を満たしています。ＵＰのフィラメントラインナップは、一般的なPLAやABSとTPUの3種類です
AFINIAは、教育機関やホビー用途に適した3Dプリンターを提供するメーカーで、純正フィラメントも安全性と信頼性が特徴です。AFINIAのフィラメントラインナップは、PLAやABSに加え、SpiderMakerのフィラメントも対応しています。
MarkForgedは、産業用途に特化した繊維強化剤専用の高性能3Dプリンターを提供するメーカーで、純正フィラメントも高品質な素材が特徴です。Markforgedの場合は、ナイロンとカーボンファイバー配合ナイロンのフィラメントをベースに、炭素繊維やガラス繊維、ケブラーなどの繊維強化剤を混ぜ込んで3Dプリントすることで、非常に剛性の高い造形物を作ることができます。
フィラメント購入時の注意点とポイント
注意点
機種との相性を確認
フィラメント購入時には、使用する3Dプリンター機種との相性を必ず確認してください。機種によっては、対応しているフィラメントの種類やサイズが異なります。また、一部のプリンターでは純正フィラメント以外の使用が制限されている場合もありますので、事前に確認しましょう。
おすすめの購入方法に
お得なセット販売がおすすめ
フィラメントを購入する際には、お得なセット販売を利用することをおすすめします。複数のフィラメントをまとめて購入することで、割引や送料無料の特典が得られることが多いです。また、色や材質の違うフィラメントを試すことができるので、用途に応じて使い分けが可能です。i-MAKERではお得なセット販売もしています。お気軽にお問い合わせください。
フィラメントの保管方法と寿命
フィラメントは湿気や汚れに弱いため、適切な保管方法が重要です。フィラメントは密閉された容器や専用の保管ボックスに入れて保管しましょう。また、乾燥剤を一緒に入れることで、湿気を抑えることができます。フィラメントの寿命は一般的には1年～2年程度とされていますが、保管状態によっては短くなることもあります。
フィラメント品質の維持方法
フィラメントの品質を維持するためには、以下の方法がおすすめです。
保管用ボックス
フィラメントを保管する際には、専用の保管ボックスを利用しましょう。保管ボックスには、密閉性が高く、湿気や汚れからフィラメントを守る機能があります。また、ボックス内にはスプールを固定するための機構があり、使い勝手が向上します。
DryPRO
DryBoxはフィラメント収納ボックスです。内部に乾燥剤を使用することで、効率的に乾燥状態にすることが可能です。また最大48時間の乾燥と庫内加熱機能も搭載し除湿した状態でそのままフィラメントを使用できます。
PolyBox 湿気防止ボックス
フィラメント材料の保管では、PolyMakerが発売しているPolyBoxがおススメです。フィラメント材料を2本まで収納可能で、常に低湿度に保つことができます。また、除湿したボックスから3Dプリンターにセット可能なため、ABSフィラメント材料を使用する場合にはおススメです。
乾燥剤
フィラメントは湿気に弱いため、保管時には乾燥剤を一緒に入れることが効果的です。乾燥剤は、湿気を吸収し、フィラメントの劣化を防ぎます。また、乾燥剤は定期的に交しましょう。
