3Dプリンター光造形の強度とは?

光造形3Dプリンターの強度とはどのぐらいなのか?

光造形3Dプリンターは強度についてもさまざまな特長を持っています。一般的に光造形3Dプリンターの材料はアクリルベースで欠けやすく脆いというイメージがありますが、高強度な材料も登場しています。強度が高い造形物がつくれれば、ものづくりの用途は一気に広がります。

機能性パーツから、高強度なプロトタイプ、また繰り返しの使用に耐えられるアッセンブルモデルなど、3Dデータからオンデマンドで作れることで用途を一気に拡大してくれることでしょう。

さまざまな種類がある光造形3Dプリンターの強度

3Dプリンターは特許が失効することで一気に開発が進み、さまざまな機種が登場していますが、同時に材料もいろいろと登場しています。特に光造形3Dプリンターの強度系材料の種類も多種多様な強度が利用可能となっています。

強度とは

ちなみにここで3Dプリンターで利用できる強度について定義しておきます。一言で強度といってもさまざまです。破断するまでに要した力を示す引張強度や、ハンマーでたたいて破壊するまでのアイソッド衝撃強さなどがあります。

ABSライクレジン

光造形3Dプリンターの高強度材料の中でも最もニーズが高い材料がABSライクのレジン材料です。ABSは、金型成型やFDM・FFFタイプの3Dプリンターでは代表的な樹脂材料で、引張強度や耐衝撃性に強い高強度材料の代表格です。光造形3DプリンターではこのABSの高強度の物性を再現したレジン材料が使用できます。

PPライクレジン

光造形3Dプリンターの高強度レジンの中でもう一つ代表的な存在がPPライクのレジン材料です。PPもABSと同様、金型成型やFDM・FFFタイプの中でも代表的な高強度材料で、引張強度や耐衝撃性が高く、ABSよりも柔軟性があり靭性がある材料です。光造形3Dプリンターの高強度材では、このPPの物性を再現したレジン材料が使用できます。

PEライクレジン

PEライクレジンはポリエチレンの高強度を再現した材料です。上記のABSとPPの中間の物性を持ち、PPライクほど柔らかくないが、ABSよりは粘りがあり、中間のほどよい強度を持っています。ポリエチレンはその派生形であるPET(ポリエチレンテレフタレート)のフィラメント材料がFFF方式の3Dプリンターで高強度材として利用が可能です。

注意!すべての光造形3Dプリンターが高強度材料が使用できるわけではない

高強度材料が登場していますが、すべてのタイプの光造形3Dプリンターが使用できるわけではありません。近年開発がすすんでいますが、10万円以下の機種では使用はできません。デスクトップタイプでは、Form3Form2の2機種のみ使用できます。また大型になるとForm3Lや、さらにハイエンドの3Dsysmtemsの高額機で使用が可能です。

表)高強度材料が使用できる光造形3Dプリンター一覧

機種名

本体価格

高強度材

Form3

641,000円

ABSライクPPライクPEライク

Form2

263,000円

ABSライクPPライクPEライク

Form3L

2,070,000円

ABSライクPPライクPEライク

Form3B

699,000円

ABSライク、PPライク、PEライク

ProJet® 6000/7000

20,000,000円~

ABSライク、PPライク、高衝撃材

ProX™ 800

55,000,000円~

ABSライク、PPライク、高衝撃材

ProX™ 950

55,000,000円~

ABSライク、PPライク、高衝撃材

ABSライクの強度と用途

それではここからは実際のABSライクの強度や用途についてご紹介します。具体的には低価格3Dプリンターで使用が可能なFormlabsのタフ2000レジンを例にご紹介します。タフ2000レジンForm3やForm2といった光造形3Dプリンターで使用が可能でう。滑らかで高精細なディティールに加え、ABSの強度が再現されています。

強度スペック

破断点伸び

48%

曲げ強度

65Mpa

曲げ弾性率

1.9Gpa

アイゾッド衝撃強さ:

40 J/m

ABSライクレジンの用途

用途としては、製品の筐体やカバーなどに始まりアッセンブルパーツや治工具などにも使用が可能です。また見た目もブラックな仕上がりを持ち、硬くて頑丈なパーツやプロトタイプに最適です。

  • ハウジング
  • エンクロージャー
  • 治工具
  • メカニカルコネクター
  • 耐摩耗性が求められる高強度プロトタイプ

PPライクの強度と用途

PPライクはポリプロピレンの高強度を光造形3Dプリンターで再現できる材料です。具体的には低価格な光造形3Dプリンターで使用できるものとしてForm3とForm2で使用できるタフ1500があります。折り曲げできる靭性を持ち、衝撃強度が強い材料です。

強度スペック

破断点伸び

51%

曲げ強度

39Mpa

曲げ弾性率

14Gpa

アイゾッド衝撃強さ

67 J/m

PPライクレジンの用途

PPライクレジンは折り曲げ可能な靭性が最大の特長であり、まがっても素早く元に戻って折れない強度が要求される製品に向いています。治工具やコネクタ、スナップフィットなどに最適です。

  • バネ
  • スナップフィット
  • ヒンジ
  • コネクタ
  • ばねなど

PEライクの強度と用途

PEライクはポリエチレンの高強度を光造形3Dプリンターで再現できる材料です。具体的には低価格な光造形3Dプリンターで使用できるものとしてForm3とForm2で使用できるデュラブルがあります。タフ2000とタフ1500の中間の程よい靭性と硬さを持ち、使い勝手のいい材料です。

  • スナップフィット
  • ヒンジ
  • コネクタ
  • 治工具
  • 機能性パーツ

まとめ

光造形3Dプリンターの高強度材料は3種類あり、ABS、ポリプロピレン、PETGといったFDMやFFFタイプの3Dプリンターと同様の強度・機能性が求められる造形が実現できます。FDMやFFFと比べて滑らかさや高精細さも表現できるため、見た目と強度を両立した多用途な造形が可能となります。

高強度材料の使い方や特長についてi-MAKERではさまざまな実験、デモを行っています。是非お気軽にお問い合わせください。

2021.8.5 投稿者:i-maker

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