3DプリンターのABSフィラメント完全ガイド

第二に、3DプリンターでABSフィラメントを材料として使用することで材料代などのコスト削減効果があります。切削加工で試作品をつくる場合、ブロック状の樹脂を削り出して物体にすることから、ブロックごとの材料費がかかります。

しかし、3DプリンターとABSフィラメントであれば、必要な分だけ使用することから材料コストの削減にもつながります。

ABSフィラメントを使ってできることとして、パーツの軽量化を実現できます。ABS樹脂は粘り強い靭性に優れ、耐久性や耐熱性も高いことから、金属パーツの代わりの素材として使用されるケースもあります。

その場合、耐久性を保ったまま、金属よりも軽く、扱いやすくすることが可能です。

ABSフィラメントと3Dプリンターを使うことで、カスタマイズも容易です。例えば試作開発の現場で、微妙に形状が異なるデザインを見たい場合にも、3Dプリンターならば柔軟に作ることが可能です。

ABSフィラメントは優れた物性から最終パーツも作ることが可能です。3Dプリンターであればデータで管理することができ、必要に応じてオンデマンドで作ることができます。余分な在庫を持つ必要もなくビジネスを効率化してくれます。

試作品（プロトタイプ）

3Dプリンターの最も一般的な用途がプロトタイピングでの利用です。3Dプリンターを使った試作品開発は“ラピッド・プロトタイピング”といわれ、3DCADデータから物体を迅速に作りだすことを指します。

ABSフィラメントは物性や豊富なカラーバリエーションから迅速な試作品づくりに最も適している材料の一つです。

高強度ABSは最終品の製造にも

3Dプリンターの製造での利用は“ラピッド・マニュファクチャリング”と言われ、3DCADデータから迅速にパーツを製造することができます。最終品の製造は、クラウド製造や分散製造という新たな生産体制を開きます。

反りとは、FDM（熱溶解積層法）の3Dプリンターで起きる不具合の一つで、造形モデルの四方が反ってきてしまう減少です。

これはプラスチックが持つ熱収縮性によるもので、とくにフィラメント材料を加熱して柔らかくし積層するFDM（熱溶解積層法）3Dプリンターでおきる典型的な不具合です。

FDM（熱溶解積層法）3Dプリンターではフィラメント材料がノズルを通り、加熱されて柔らかくなり積層後に自然に冷却されて固まるという造形プロセスをとりますが、プラスチック材料は冷却時に収縮して固まるという特性を持っています。

この収縮する特性を熱収縮性といい、ABSフィラメントは、この縮小性が大きいため、造形モデルの四方が収縮によって引っ張られて反りかえってしまう現象が起きることがあります。

庫内温度の加熱機能がある3Dプリンターを使用する

ABSの反りに最も効果がある対策がCreator4Sなど庫内温度の加熱機能がある3Dプリンターを使用することです。チャンバーの加熱によってABSの熱収縮が抑えられ、比較的大きい造形が可能です。

造形プレートを綺麗に清掃する

第一に、基本的な前提条件として、造形プレートを綺麗な状態に保つことが必要です。ほこりや、脂、また前回のプリント時の残留物などが無いか確認し、汚れているのであれば清掃します。

清掃にはペーパータオルとイソプロピルアルコール（IPA）、IPAが使用できない場合にはエタノールなどの消毒液を使って造形プレートを綺麗にふき取ります。

フィラメント除湿ボックスを使用する

フィラメント材料は、吸湿性があるため十分に除湿されていない空間や、湿気が多い空間に長期間置いておくと、空気中の水分を吸収してしまい、溶着力が弱くなり、反りが起きやすくなります。

そのため、日常からフィラメント材料を乾燥剤と共に保管するなど除湿された空間で保管する必要があります。

3Dプリントする環境を除湿する

反りを防止する基本的な設定ですが、3Dプリンターを使用する環境を十分除湿し、湿気を無くした状態にすることが必要です。

上記のフィラメントの吸水性にも影響を与えるため、なるべく湿度が排除された一定の環境にすることが必要です。

造形プレートの加熱

3Dプリンターの種類によって異なりますが、第一には造形プレートの加熱と密閉を行うことで、ABSフィラメント材料の反りを防止することができます。

造形プレートが十分加熱されることで、押出ノズルからプリントされる際にしっかりとくっつくため、反りが防止されます。

造形プレートの加熱はABSフィラメントの接着を安定させるのに効果があり、プリントベッド温度を大体90℃～110℃程度に設定を行います。

上記でご紹介したAFINIAシリーズやUPシリーズは密閉と造形プレートの加熱が可能です。

ノズル温度の設定

同時に押出ノズルの温度を最適化します。一般的にABSフィラメントのノズル温度は、210℃～230℃、場合によっては260℃まで必要です。

あまりにノズル温度が高すぎると、造形プレートであるベッドとの温度差が大きくなり、硬化する際の熱収縮が大きくなってしまうため、反りを起こしやすくなります。

ABSフィラメントの種類によって温度も異なるため、大体5℃ずつ微調整を行い、最適な設定を探ります。

密閉する

造形中の3Dプリンターをしっかりと密閉し、熱を逃がさないで一定の環境にすることが反りを防止することにつながります。上記でご紹介したAFINIAシリーズやUPシリーズは造形部分が筐体に覆われているため、密閉されています。

積層用造形シートを使用する

FDM（熱溶解積層法）の反りを防止するための造形シートを使用する方法もあります。この積層用シートは、フィラメントのくっつきをよくし、反りを防止する効果があります。

最近では、3Dプリンターメーカーや、ポストイットで有名な3Mなどが開発するシートがあります。

プリント方向を変える

反りは、造形モデルのサイズによって起きやすくなります。先にご紹介したように大きいモデルは反りが起きやすくなるため、プリント方向を変えるのも一つの方法です。

なるべく造形プレートとの設置面積が少ない方が反りが起きにくくなります。

造形モデルを分割する

場合によっては造形モデルを分割してプリントし、造形後にアッセンブルする方法もあります。