3Dプリンター用 高強度系レジンとは
光造形3Dプリンターの材料の中には高強度なレジンが利用できます。一般的にUV硬化レジンは強度が低いと思われがちですが、開発が進み、さまざまな強度を持つレジン材料が登場しています。3Dプリンターの種類によっては、量産品レベルの高強度と仕上がりを誇るものも存在します。
高強度系レジンが使える光造形3Dプリンターとは？
高強度系レジンが使用できる光造形3Dプリンターは低価格な機種ではなく数十万円以上から100万円以上の高価格帯で利用ができます。
| メーカー | 機種 | 特徴 |
|---|---|---|
| Formlabs | Form3＋、Form3、Form3L、Form3B＋、Form3L、Form2など | SLA方式の代表的メーカー安定性が非常に高く、高精細滑らかな造形が特長 |
| RayShape | Shape1+、Shape1+HD、P400、P400HD | DLP方式、高速、複数造形が可能。高精細、滑らかな造形ができサードパーティー製にも対応 |
| 3Dsystems | Figure4 | DLP方式。最終品レベルの仕上がり、精度が実現可能。量産グレードの強度。 |
3Dプリンター用 高強度レジンの特長
3Dプリンター用高強度レジンの最大の特長が、様々な種類の強度です。ABSを再現したものやPETを再現したもの、またナイロンや量産品グレードの高強度材など、用途に合わせた種類が存在します。
3Dプリンター用高強度レジンの特性
高い引張強度
耐衝撃性
高精細
継ぎ目のない滑らかな質感
細かい複雑な造形
3Dプリンター用 高強度レジンでできること
3Dプリンター用高強度レジンでは高い引張強度や耐衝撃性、靭性などによりさまざまな用途で利用できます。
強度の機能性試験
3Dプリンター用高強度レジンでは強度検証のための機能性試験に利用できます。最終品製造に移る前に、造形物がどの程度の強度があるのかデータからプリントすることで検証できます。
製品開発のリードタイムを短縮
高強度パーツの試作開発において、オンデマンドで3Dプリントができることからリードタイムを大幅に短縮可能です。3Dデータから直接3Dプリントすることでわずか数時間から数日でテストが可能です。
製品開発のコスト削減
高強度レジンでは、また試作開発にかかる開発コストも大幅に削減できます。強度のあるプロトタイプを作る際に、必要な材料分しか使用しないため、切削加工や高強度系で使用されてきた金属加工品よりも低コストです。
金属パーツの代替
高強度レジンは強度と軽さを併せ持っていることから、これまで金属で作られていたパーツの代替として利用ができます。金属の切削加工よりかは低コストで、かつ軽量化を実現できます。
高強度製品のオンデマンド製造
3Dプリンター用高強度レジンでは、量産品並みの強度を有する材料があるため、最終品そのものをオンデマンドに製造することができます。
3Dプリンター用高強度レジンで作れるもの
3Dプリンター用高強度レジンでは、高強度系の機能試作から、アッセンブルモデル、治工具、スナップフィット、筐体、パーツ類、最終品などなど、レジンの種類の中では最も多彩です。
高強度パーツの機能性プロトタイプ
3Dプリンター用高強度レジンでは高い引張強度や耐衝撃性、靭性を活かし機能性プロトタイプを作ることができます。
アッセンブルモデル
3Dプリンター用高強度レジンではその高強度を活かしたアッセンブルモデルを作ることができます。個々のパーツで出力した後に嵌め合わせることなども可能です。
治具・固定具
3Dプリンター用高強度レジンは製造現場の治具や固定具を作るのにも最適です。引張強度や耐衝撃性は一定の負荷や繰り返しかかる負荷に対しても、しっかりと固定する強度を提供します。
スナップフィット類
3Dプリンター用高強度レジンの中には、曲げに強い物性を持つ種類もあります。こうした高強度レジンは、繰り返し負荷がかかるスナップフィット類を作ることができます。
筐体、パーツ類
高強度レジンの持つ強度は、筐体やパーツ類を作るのにも適しています。高い強度や耐衝撃性は内部構造を保護する筐体に最適です。また実際に繰り返し使用するパーツの造形にも適しています。
量産グレードの高強度製品
3Dプリンターでは3DsystemsのFigure4のように量産グレードの耐久性、品質を実現できる3Dプリンターがあります。Figure4の高強度系レジンを使用すると、量産グレードの高強度製品、パーツを作ることができます。
3Dプリンター用高強度レジンの種類
ここでは代表的な3Dプリンター用の高強度レジンとして各メーカー別にご紹介します。
| レジン名 | メーカー | 特長 | 方式 |
|---|---|---|---|
| タフ2000 | Formlabs | ABSライク | SLA |
| タフ1500 | Formlabs | PPライク | SLA |
| デュラブル | Formlabs | PEライク | SLA |
| Tough 20 | RayShape | ABSライク | DLP |
| Pro 10 | RayShape | ナイロンライク 量産グレード | DLP |
| PRO-BLK10 | 3Dsystems | 黒い高強度レジン 量産グレード | DLP |
| RIGID WHITE | 3Dsystems | 白い高強度レジン 量産グレード | DLP |
| RIGID GRAY | 3Dsystems | グレイの高強度レジン 量産グレード | DLP |
タフ2000（Formlabs）
タフ2000はABSの強度と物性を再現した高強度レジンです。濃いグレイの見た目をしており、治具や高強度プロトタイプなどに利用が可能です。
タフ2000のスペック
容量：１Ｌ
対応3Dプリンター：Form2、Form3、Form3＋、Form3L、Form3B
タフ1500（Formlabs）
タフ1500はPP（ポリプロピレン）の強度と靭性を再現した高強度レジンです。薄いグレイの見た目をしており、繰り返し折り曲げても割れない強度を持っています。
タフ1500のスペック
容量：１Ｌ
対応3Dプリンター：Form2、Form3、Form3＋、Form3L、Form3B
デュラブル（Formlabs）
デュラブルはPE（ポリエチレン）の強度と靭性を再現した高強度レジンです。半透明の見た目をしており、タフ2000とタフ1500の中間の靭性、強度を持ち曲げても割れない強度を持っています。
デュラブルのスペック
容量：１Ｌ
対応3Dプリンター：Form2、Form3、Form3＋、Form3L、Form3B
Tough 20（RayShape）
RayShapeはDLP方式の光造形3Dプリンターです。DLP方式はSLAよりも造形スピードが速く複数個作っても造形時間が変わらないのが特長です。RayShapeのTough 20レジンはABSライクの高強度レジンです。
Tough 20レジンのスペック
容量：１リットル
対応3Dプリンター：shape1シリーズ、P200シリーズ、P400シリーズ
Pro 10（RayShape）
Pro 10はRayShapeの中でも最も高強度で量産グレードの品質を誇るレジンです。ナイロンの靭性と高強度を再現しており、幅広い用途で利用が可能です。
Pro 10レジンのスペック
容量：１リットル
対応3Dプリンター：shape1シリーズ、P200シリーズ、P400シリーズ
PRO-BLK10
PRO-BLK10は、優れた機械特性と耐候性を持つ、硬質ブラックの耐UVレジンです。高い引張強度に耐衝撃性を併せ持ち、長期で使用することが可能。コネクタ、モーターハウジング、スナップフィット、各業界のパーツなど、汎用的なプラスチック製品の最終品製造として使用できます。
PRO-BLK10のスペック
容量：１リットル
対応3Dプリンター：Figure4
RIGID WHITE
RIGID WHITEは、優れた機械特性と耐候性を持つ、硬質ホワイトの耐UVレジンです。高い引張強度に耐衝撃性を併せ持ち、長期で使用することが可能。コネクタ、モーターハウジング、スナップフィット、各業界のパーツなど、汎用的なプラスチック製品の最終品製造として使用できます。
RIGID WHITEのスペック
容量：１リットル
対応3Dプリンター：Figure4
RIGID GRAY
RIGID GRAYは、優れた機械特性と耐候性を持つ、硬質グレイの耐UVレジンです。高い引張強度に耐衝撃性を併せ持ち、長期で使用することが可能。コネクタ、モーターハウジング、スナップフィット、各業界のパーツなど、汎用的なプラスチック製品の最終品製造として使用できます。
RIGID GRAYのスペック
容量：１リットル
対応3Dプリンター：Figure4
3Dプリンター用高強度レジンの仕上げ
3Dプリンター用高強度レジンは、造形後に洗浄が必要です。また二次硬化が必要になります。
洗浄
光造形は造形後には造形物に余分なレジンがこびりついているため、IPA(イソプロピルアルコール)やエコタールなどで洗浄する必要があります。
洗浄時間はメーカーごとにことなっていますが、だいたい10分から20分程度です。洗浄後はIPAがなくなるまで十分に乾燥を行います。
環境にやさしい洗浄液とお手軽洗浄サービス（オプション）
樹脂製品の洗浄に使用される洗浄液は、環境に配慮されたものや効率的な洗浄が行えるものが用意されています。また、お手軽な洗浄サービスも利用可能です。
3Dメディカルクリーン 17.7L
3Dメディカルクリーン 17.7Lは、エタコール同様毒性が低く、臭いが少なく有機則に該当しない洗浄液です。また廃液の回収もセットで行い産業廃棄物処理の手間をなくします。
3Dメディカルクリーン 4L
3Dメディカルクリーン 4Lは、エタコール同様毒性が低く、臭いが少なく有機則に該当しない洗浄液です。また廃液の回収もセットで行い産業廃棄物処理の手間をなくします。
エタコール
エタコール７は、Form3等の光造形機で造形されたモデルの洗浄に使用されるIPAに変わる環境対応高純度エタノール溶剤です。洗浄液は基本的に第二種有機溶剤に該当するケースが多いですがエタコールのように第二種有機溶剤に該当せず、IPAなどと同等の洗浄力を持つ溶剤もあります。
二次硬化と三次硬化
UV硬化レジンと光造形（SLA）3Dプリントで作られた造形物は、層と層の間に完全に固まっていないグリーン層といわれる中間層が存在します。
二次硬化は完成した造形モデルに一定の温度で紫外線を照射することで行います。二次硬化を行うことで、層と層の間の中間層が完全に固まり、強固な物性が再現されます。
メーカーごとに専用の二次硬化機があります。
FormCure(Formlabs）
Form Cureはプリント後に造形モデルを二次硬化してくれる自動二次硬化ツールです。
回転式のターンテーブルと、３６０度を覆うミラー仕上げで、造形モデルに全方位で４０５nmのLED光が照射。ボタンを押すだけで二次硬化を自動的に行います。
FormCure L(Formlabs）
FormCure Lは、プリント後に造形モデルを二次硬化してくれる自動二次硬化ツールです。
回転式のターンテーブルと、反射する内部キャビティによってUV光がすべての表面に到達して一定の硬化制度を実現し、Form 3LやForm 3BLで作られた大型の造形物も安定して二次硬化可能です。
まとめ
3Dプリンターの高強度レジンを使用すると、機能性試作から治具、固定具、スナップフィット、筐体や成形品レベルの最終品まで幅広い造形が可能です。
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