3Dプリンター用PETG/PETフィラメント材料とは
3Dプリンター用PETGは、FDM®(熱溶解積層法)、特に家庭用(低価格)3Dプリンターのフィラメント材料として開発された材料です。PETGのもととなるPET(ポリエチレンテレフタレート)は、ペットボトルの材料として、世界で最も利用されているプラスチック材料です。
ABSとPLAのいい点を備える
PETGは、PETの改良版で、PETよりも丈夫で耐衝撃性に優れる素材です。さらに3Dプリンター用フィラメントとなることで、ABSフィラメントやPLAフィラメントと同じぐらい汎用性の高い材料として期待されています。
その最大の理由がABSフィラメントとPLAフィラメントのいいとこどりと言える性能です。
一般的に、ABSフィラメントとPLAフィラメントは反対の物性をもつといわれています。その両者の強みを併せ持つことで、PETGフィラメントは、高い汎用性をもたらします。
PETGフィラメントをご紹介
今回は3Dプリンター用PETGフィラメント材料の特長やできること、おススメのフィラメント材料までご紹介します。また、PETGフィラメントを使用する際の注意点や対策についてもご紹介します。
3Dプリンターを使用するすべての方々がより良いモノづくりができるようになれば幸いです。
3Dプリンター用PETGフィラメントの強みと弱み
3Dプリンター用PETGフィラメントは強度と造形安定性にすぐれる万能材料ともいえる強みがあります。PETGは、もともとペットボトルの材料として知られるPETの改良版で、強度や衝撃性に強く、同時に優れたプリント特性を発揮します。
PETGフィラメントの
強み
PETGフィラメントは機械的特性に優れると同時に優れたプリント安定性を持っています。
1.耐衝撃性
PETGフィラメントの強みの一つが耐衝撃性です。PETに加えられたグリコールによって、材料が結晶化し壊れやすくなるのを防ぎます。因みに、PETGの「G」はグリコールのGです。
2.プリント安定性
PETGフィラメントは、ABSフィラメントとPLAフィラメントの良い点が組み合わさったフィラメント材料です。ABSフィラメントは持つ耐衝撃性や耐熱性、靭性に優れるが、造形中に反りなどが起きる可能性があります。しかし、PETGフィラメントはPLAフィラメントのように反らず、接着性もよく、高いプリント安定性を誇ります。
PETGフィラメントは、いわばこの二つのフィラメント材料のいいとこ、強度と造形安定性を両立させたフィラメント材料といわれています。
PETGフィラメントの弱み
PETGフィラメントは、際立った弱点はありませんが、いくつの弱点とプリント時の注意点があります。
1.表面が若干弱い
PETGは、PETに比べて表面が若干弱いです。PETよりも若干傷がつきやすく、UV光によって弱くなります。そのため外部での使用にはあまり適していません。
2.糸引きが起きる
フィラメントの吸湿状態やノズル温度などによってはプリント中に糸引きという現象が起きる可能性があります。糸引きについては後述する「3Dプリンター用PETGフィラメントの注意点と対策」で詳しく紹介しています。
PETGフィラメント材料の特性一覧
強度に優れる
耐衝撃性に優れ耐久性が高い
耐熱性(80℃程度)
半透明で光沢のある見た目
優れたプリント適正(反りやゆがみが少ない)
3Dプリンター用PETGフィラメントでできること
3Dプリンター用PETGフィラメントは、プリント適正が高く、強度や耐衝撃性、柔軟性に優れる材料です。またいろいろなシーンで利用することができ、万能材料といえます。基本的にはデスクトップタイプの家庭用(低価格)3Dプリンター用に開発されています。
製品開発の効率化:
リードタイムの短縮
PETGフィラメントは、ABSフィラメントのような耐久性を持ち、同時にPLAフィラメントのような高いプリント性を持っています。またABSフィラメントで起きる“反り”などの不具合が少ないため、プロトタイピングなどの製品開発に最適です。
製品企画からラフデザイン、そこから形状や機能を確認する試作品(プロトタイプ)の作成は、デザインをブラッシュアップするために何度も作り直すのが一般的です。
PETGフィラメントは、他のフィラメント材料と比べて比較的安価で、材料コストにも優れています。プリント安定性が高く、繰り返しプリントする試作品開発には最適な材料です。
試作品の作成は、これまで切削加工が一般的でしたが、PETGフィラメントと3Dプリンターでつくることで、リードタイムも1週間から数週間かかっていたものが数時間から数日で作ることができます。
製品開発の効率化:コスト削減
PETGフィラメントを使用することで材料代などのコスト削減効果も期待できます。切削加工では、ブロックの塊から削り出して試作品をつくるため、材料代もブロックごとの費用がかかります。
しかし、3DプリンターとPETGフィラメントでプリントすれば、材料の無駄を削減することができます。
カスタマイズ
PETGフィラメントでは、パーツのカスタマイズなどにも適しています。デザインの微妙な違いなど、3DプリンターとPETGフィラメントを使用すれば、3D CADデータを作れば簡単にアウトプットすることができます。
オンデマンド製造
PETGフィラメントは、耐久性、耐衝撃性に優れていることから、造形物によっては最終品を作ることができます。
3DプリンターとPETGフィラメントで製造することで、オンデマンドでプリントすることができ、在庫を持つ必要もなくビジネスを効率化してくれます。
3Dプリンター用PETGフィラメントで作れるもの
3Dプリンター用PETGフィラメントは、耐久性、耐衝撃性、半透明という特性から、さまざまなものを作ることができます。ここでは具体的な作れるものについてご紹介します。
半透明な造形物
PETGフィラメントは、PETの改良版であることから、半透明で光沢がある見た目が特長です。またABSフィラメントを超える耐久性、耐衝撃性を持っていることから、半透明な試作品やプロトタイプなどの造形モデルを作るのに最適です。
冶具・工具
PETGフィラメントは治具や工具も作ることができます。ABSフィラメントよりも耐久性や強度に優れているため、ものづくりの現場で使用される治具には最適です。
治具とは生産プロセスの中の組立や検品の工程で使用される道具のことで、主に部品を固定したりとめたりするのに使用します。
そのため治具そのものにも一定の強度と耐久性が求められるため、PETGフィラメントのような強度に優れる材料は最適なのです。
スナップフィット・組み込みパーツ
PETGフィラメントの強度はスナップフィットの作成にも使用することができます。スナップフィットとは、金属やプラスチックの接合方法の一つで、材料の持つ弾性を利用してはめ込み固定する方式のことです。
接着剤を使用せずに組み立てられる手法で、材料には耐久性や強度がある素材が使用されます。PETGフィラメントが持つ耐久性や強度はスナップフィットなどの造形に最適です。
機能性プロトタイプ
PETGフィラメントは、機能試験用のプロトタイプにも使用することができます。機能性プロトタイプは、外観の形状を確認するプロトタイプとは違い、パーツや製品の物性を試験するためのプロトタイプです。
PETGフィラメントの特性である耐久性や耐衝撃性は、カバーや筐体などの機能性テストに最適です。この機能性プロトタイプも、形状と合わせて何度も検証のためにつくるので、材料コストの面からもPETGフィラメントは最適です。
3Dプリンター用PETGフィラメントの種類
3Dプリンター用PETGフィラメントは、安価な家庭用(低価格)3Dプリンターの材料が中心です。業務用のハイエンド3Dプリンターでは登場していません。
家庭用(低価格)3DプリンターのPETGフィラメント
家庭用(低価格)やデスクトップタイプの3DプリンターのPETGフィラメントはさまざまな種類が登場しています。
PolyLite PETG (PolyMaker製)
PolyLite PETGは、家庭用(低価格)3Dプリンターのフィラメント材料として、最も汎用性が高いフィラメント材料です。PolyLite PETGは、PLAフィラメントの優れたプリント性能と、ABSフィラメントの強度や耐久性を両立した材料です。
価格も同じラインナップのPolyLite ABS、PolyLite PLAと同じ値段で利用することができるため、コストパフォーマンスにすぐれる材料です。
PolyLiet PETGのスペック
カラー:半透明、ホワイト、ブラック、ブルー、グレー
重量:1 Kg
フィラメント径:1.75 mm ±0.05 mm
プリント温度:230℃~240℃
プリントスピード:45mm/S
プリントベッド温度:80℃
PolyMax PETG (PolyMaker製)
PolyMax™PETGは、ベーシックラインであるPolyLite PETGを更に強化したPETGフィラメントです。Polymaker独自のナノ補強技術によって開発された材料で、優れた機械的特性とプリント品質を両立することに成功しました。
通常のPETGフィラメントに比べ、靭性が向上し、耐衝撃性がより強化されています。PolyMax PETGは更に幅広い用途に使用でき工業用途などにも使用が適しています。
PolyMax PETGのスペック
カラー:ホワイト、ブラック
重量:750 g
フィラメント径:1.75 mm ±0.05 mm
プリント温度:230℃~240℃
プリントスピード:30mm/S
プリントベッド温度:70~80℃
ベッド表面:BuildTak®、PEIシート
Ultrafuse PETフィラメント (BASF製)
Ultrafuse PETは食品認証済み(日本では未認証)のPET材(ポリエチレンテレフタレート)から作られているフィラメントです。高い層間密着性により安定したプリント品質を提供します。
Ultrafuse PETフィラメントのスペック
カラー:ホワイト、ブラック、ブルー、イエロー、グレイ、半透明
重量:750 g
フィラメント径:1.75 mm ±0.05 mm
プリント温度:210℃
プリントスピード:30-70mm/S
プリントベッド温度:75℃
Ultrafuse rPETリサイクルフィラメント (BASF製)
Ultrafuse rPETはrPETは医療用PETをリサイクルして開発されたフィラメント材料です。高強度で耐紫外線性に優れたフィラメントです。
Ultrafuse rPETリサイクルフィラメントのスペック
カラー:ナチュラルブルー
重量:750 g
フィラメント径:1.75 mm ±0.05 mm
プリント温度:225-245℃
プリントスピード:30-60mm/S
プリントベッド温度:65-85℃
Ultrafuse PET-CF カーボンファイバー配合PETフィラメント(BASF製)
Ultrafuse PET-CFはカーボンファイバーが配合されたPETフィラメントです。PETをベースに15%のカーボンファイバーを配合することで、高強度、耐熱性、耐アルカリ性、剛性を実現しました。
Ultrafuse PET-CF カーボンファイバー配合PETフィラメントのスペック
カラー:ブラック
重量:750 g
フィラメント径:1.75 mm
プリント温度:250-270℃
プリントスピード:40-80mm/S
プリントベッド温度:90-110℃
Raise3D純正 PETGフィラメント 1kg (Raise3D製)
Raise3D純正 PETGフィラメント は、ABSと同様の強度と耐熱性を持ち、同時にPLAフィラメントのようにプリントが簡単で、反りなどの心配もありません。
Raise3D純正 PETGフィラメント 1kgのスペック
カラー:ブラック
重量:1kg
フィラメント径:1.75 mm
プリント温度:230-240℃
プリントスピード:45mm/S
プリントベッド温度:80℃
3Dプリンター用PETGのプリント設定
3Dプリンター用PETGフィラメントを使用する際には、いくつか留意する点があります。
ノズル温度
PETGフィラメントをする際のノズル温度は、220℃~250℃の範囲です。最適な温度はフィラメントのメーカーや種類によっても異なるため、最適な温度を見つける必要があります。
例えば上記でご紹介したPolyMakerのPETGフィラメントは230℃~240℃としており、若干の幅があります。テストプリントを行う際には、5℃程度ごとにテストプリントを行い、仕上がりの違いを見極めましょう。
それによって最良の結果が得られた温度で設定します。また、設定温度が高すぎると、造形物が溶けて歪んでしまいます。
プリントベッド温度(造形プラットフォームの加熱)
PETGフィラメントは、ABSフィラメントのように反りませんが、造形プラットフォームの加熱も必要です。こちらもメーカーや材料の種類によって異なりますが、およそ50℃から100℃程度です。
大体が70℃前後を推奨しており、PolyMaker製のPolyLIte PETGフィラメントは80℃、PolyMax PETGフィラメントは70℃~80℃となっていますで。プラットフォームへのくっつきが悪いと、プリントベッドの温度が低すぎるかもしれません。
こちらも最適なプリントベッド温度を5度単位で検証します。
冷却ファン
PETGフィラメントは、ABSフィラメントのような反りが起きにくいため、押出ノズルに冷却ファンがついている場合には、オンにするのがおススメです。造形物全体の品質が向上し、張り出しなどが改善します。
PETG推奨の3Dプリンターとは
ASAフィラメントは熱収縮によって反りが発生しやすいフィラメント材料です。そのため多くの3DプリンターがASAに対応しているとはいえ、反りの影響で大きい造形物が難しい傾向にあります。
Creator4S(Flashforge)
Creator4SはFlashforgeが開発する業務用3Dプリンターです。新たに庫内温度の加熱機能を搭載した大型のFDM3Dプリンターで、ナイロン(PA)フィラメントでも30cm近い造形物が3Dプリント可能です。またPA以外にも20種類の材料に対応しています。
造形サイズ 400mm x 350mm x 500mm (ABSはW350mm x D300mm x H350mm) |
対応材料 20種類(PA~カーボンファイバー配合材料まで) |
RaisePro3
Raise3Dの代表的3DプリンターがRaisePro3です。RaisePro3は最新のFDM 3Dプリンターで、AI搭載によりプラットフォームのノズル位置合わせを補正、専用ソフトとの高い安定性によって高いプリント性能を誇ります。
造形サイズ 300×300×300mm |
対応材料 PA~カーボンファイバー配合材料まで |
Raise E2
RaiseE2はRaise3Dのデスクトップタイプの3Dプリンターです。ナイロン(PA)からPLA、TPUなど幅広い材料に対応しており、専用ソフトウェアとオートキャリブレーション機能によって非常に高い安定性を誇っています。
造形サイズ 330×240×240 mm |
対応材料 PA、PLA、TPU、PCなど |
3Dプリンター用PETGフィラメントの注意点と対策
PETGフィラメントは、ABSフィラメントやPLAフィラメントと同じように、比較的簡単にプリントすることができます。ただ、最良のプリント結果を得るためには何点か注意点があります。
糸引きと対策
PETGフィラメントではしばしば糸引きが発生することがあります。糸引きとは、余分なフィラメントがノズルが移動する際に造形物の間に蜘蛛の糸のように張り付く現象です。
糸引きの原因の一つが押出温度の高さです。温度が高すぎるとフィラメントが溶けだす可能性があります。
ただし、温度が低すぎるとフィラメントが硬くなり、押出にくくなります。そのためプリンターとフィラメントの種類に応じてノズルの最適な温度を見つける必要があります。
対策:フィラメント専用ボックスを使用する
第一に、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。3Dプリンターを使用する部屋のエアコンをつけ、十分乾燥させた状態を保ちます。
次に、フィラメント専用の除湿専用ボックスを使用するのが推奨です。例えばPolyMakerではフィラメント吸湿を防止するPolyBoxを用意しており、乾燥剤と一緒に保存することで、湿度を極力下げた状態を実現できます。
PolyBoxの優れた点は、協力な除湿剤と共に、湿度計が搭載されており、常にボックス内部の湿度を低く保つことが可能です。また、PolyBoxを使用すれば、乾燥状態を保ったままプリントも可能です。
フィラメント除湿ボックス
DryBox
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。
まとめ
3Dプリンター用PETGフィラメントは、優れた造形安定性に加え、耐衝撃性や強度に優れる特性を発揮します。また価格帯もABSフィラメントやPLAフィラメントに近く、コストパフォーマンスにも優れる材料です。PETGフィラメントを使いこなすことで、ものづくりの幅が大きく広がります。
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