各メーカーのフィラメント材料に対する融点とガラス転移点の実測データ一覧です。FFF 3D Printing in Electronic Applications: Dielectric and Thermal Properties of Selected PolymersNo.MaterialCol...

PBATはポリブチレンアジペートテレフタレートの略称で、原料が石油由来の生分解性樹脂です。PBAT樹脂は1990年台にドイツのBASF社で開発が行われたことに端を発します。1998年に量産が開始され、2000年に日本でも販売が開始されています。PBAT樹脂ペレットPBATの特性は低密度ポリエチレン(...

PLA樹脂でできた製品や造形品を実際に土に埋めて確かめてみたという方もいらっしゃるかと思います。Youtubeでもいくつかテストしてみたという動画がありますが、何年も埋めても目に見える変化が起こらなかったという内容が多いです。PLAは確かに生分解性樹脂ですが、中でもかなり分解されにくい部類に入ります...

フィラメントの品質、特性、造形時の挙動は、単純に樹脂や配合だけで決まるわけではなく、そのフィラメントが水を取り込んでいる度合（＝吸水率）に大きく影響されます。吸水率は、その材料を乾燥して水分が含まれていない状態（絶乾状態）から水を取り込んだ場合にどれだけ重量が増えたか、重量増加の比で表される数値です...

3Dプリンタは複数の構成要素の組み合わせで成り立っており、プロセスを理解するにはまず複合要因を分解することがスタートになります。さらにプロセスは上流から順を追って考えていく必要があります。上流で起きる現象が下流や、さらにもう一段下流に影響を及ぼしていることがあり、下流だけに絞って考えていると見落とす...

最近は3Dプリンタにおける樹脂の流れ解析でもシミュレーションが使われています。3Dプリンタはノズルの中が見えない、動きが速い、クリアランスが狭いなどの理由で直接樹脂の動きを見ることが困難ですが、シミュレーションを通して樹脂がどう流れているか、具体的な様子をつかむことが可能になってきています。Non-...

3Dプリンタで飛び石の造形を行うとき、糸引きがしばしば問題になります。糸引きのメカニズムについてはっきり書かれている文献はなかなか見つかりませんが、原理から考えるとおそらく高分子鎖の絡み合いに関係するものと思われます。ノズル先端に付着した樹脂は空中を移動することにより引き伸ばされますが、こうなると高...

プラスチック製品の加工において、よく「アニール処理」という言葉がでてきます。アニールというのは日本語でいうと「焼きなまし」で、主に鋼の熱処理からきている用語です。これにならって、比較的低温でプラスチック製品を加熱する方法をアニール処理と呼んでいます。実は同じ「アニール処理」という言葉を使っていても、...

3Dプリンタ造形でボイド（欠陥）がどれだけ含まれるかは、条件付きであれば簡単に算出することができます。ビード形状が幾何学的に単純な長方形と円弧で成り立っていて、造形条件などは考慮しないという前提です。実際には造形条件でビード形状は影響を受けますが、それは無視します。あくまで大まかな値です。FDM 3...

3Dプリンタでは樹脂がヒートブレイクを超えて出てくると、冷却ができなくなって詰まりになります。この樹脂がはい上がるモードの詰まりはどうやって起こるのでしょうか？先にご紹介した「3Dプリンタでのノズル内壁とフィラメントのギャップの埋まり方」の論文ではこの点にも触れています。In-situ observ...

3Dプリンタではノズルやバレルとフィラメントの間にはギャップがあります。ギャップの大きさは1.75mmのフィラメントで約0.2mm程度です。このギャップはフィラメントの搬送を容易にする役割をしています。ギャップがあるためにスプールからホットエンドまでのフィラメント送り出しがスムーズにできるわけですが...

3Dプリンタでフィラメントの溶融はFFFプロセスの中心的な要素です。ところが意外なことに、FFF式3Dプリンタが登場してから何十年も経つにもかからわず、いまだに中核となるフィラメントの溶融と樹脂流動のメカニズムについてはよくわかっていません。FFFでフィラメントがどう溶融するかは昔から研究が行われて...

3Dプリンタでは、樹脂がどう冷却されるによって造形品の強度や信頼性などが決まってきます。ところがこのあたりは様々な現象が関係しており複雑で、多くは個人の感覚に頼っています。樹脂が冷え固まるまでにどういう動きをしているか頭に入れておくと、条件設定する際の助けになるかと思います。ここでは下記の論文を基に...

栓流（プラグフロー、プラグ流れ：Plug flow）とは、管内断面で速度が一定、速度分布がフラットな流れのことです。円管内の壁面で完全に滑っていて、全体がそのままの形で一様に動いている流れが栓流です。栓流は隣接する流線と流線の間でせん断を伴わず、流体粒子が流動中に混ざることがありません。栓流は理論上...

https://www.youtube.com/watch?v=eEOaA76WR0Q3Dプリントでは層間接着の信頼性が問題になることがあります。せっかく造形ができても実用的な強度を得ることができず、苦労している方もおられるかもしれません。そもそも層間接着についてはメカニズムがまだよくわかっていない...

3Dプリンタのホットエンドはファンで冷却するのが基本的な考え方です。ノズルの熱が上まで上がってくると、フィラメント全体が軟化してしまい、ホットエンド内部で座屈して押し込むことができなくなってしまいます。言葉でいうと簡単ですが、ファンで冷却するとどんな変化が起きるか？ヒートブレイクはどれくらい効果があ...

3Dプリンタにおいて、吐出された樹脂がどういう形状で定着するかというのはとても重要です。よく言われますが、定着した樹脂のビード断面形状が丸いと造形品の内部に空隙（ボイド）ができてしまい、造形品の強度が低下します。以前に積層ピッチを小さくした方が積層強度は上がるということをご紹介しました。積層ピッチと...

3Dプリンタの条件出しの際にはスライサーで樹脂の吐出を微調整して合わせこんでいきます。ですが、そもそもフィラメントの押出量はどのようにして決まっているのかについてはスライサー任せのところが多く、実際のところはあまり知られていないようです。いきなり結論的に書くと、フィラメントの押出量は次のようになって...

フィラメントがどのように量産で作られているか、動画をもとに紹介します。Maker Geeksはすでにメーカーとしてはなくなっていますが、フィラメントを量産する上で重要なのかうかがい知ることができます。「答えを得ても、また戻って何かを変えてみて、家に帰ってから「ああ、これが答えだ」と思い、また戻って試...

造形品の積層強度を上げるためにいくつか方法があるというのは以前ご紹介しました（造形品の積層強度は結局どうすれば上げられるのか）。その中でも一番調整が簡単なのは積層ピッチです。時間を気にしないのであれば、積層ピッチは変更しても他に悪影響が出ることが少ないため、比較的調整が容易です。積層ピッチと造形品強...

クリーニングフィラメントというものがあります。加熱してホットエンドに押し込むとノズルやバレルの汚れが取れるというものですが、どんなもので、どういう原理で汚れをとっているのでしょうか。Dyna-Purge 3D Cleanクリーニングフィラメントの樹脂は？SDSを見てみます。eSUNのクリーニングフィ...

Source: https://pick3dprinter.com/3d-printer-settings/以前3Dプリンタで反りが起きるメカニズムについてご紹介しました（3Dプリンタで反りはなぜ起こる？）。お気づきの方も多いと思いますが、実は反りや剥がれはファーストレイヤー（造形の第1層目）も大き...

Source : https://www.total-corbion.com/2020年もPLA樹脂は需要拡大が続きました。海外を含む化学大手メーカーはパンデミックによる経済の停滞から減産を余儀なくされるといったことも起こりましたが、PLA樹脂はかなり事情が異なっていたようです。2020年に何が起き...

LulzBot Mini Elclosure https://www.lulzbot.com/エンクロージャーは3Dプリンタにつく囲いのことです。造形エリアの熱を逃がさないようになっており、ABSのようなフィラメントでも反りやクラックを抑えてプリントすることができます。エンクロージャーはユーザーで自...

airwolf3d.comFDM式の3Dプリンタではよく積層強度を上げることが難しいと言われます。FDMは細い溶融ビードを重ねて作っていく方法であり、どうしてもビードとビードの間に空間ができてしまうためです。強度を上げるためにどうすればいいかは昔から様々な検討がなされており、強度アップのための造形方...

FDM式3Dプリンタは要因がいくつもからみ合っていることもあり、技術的に深く理解した上で造形品質を管理するのはとても難しいことです。実際は試行錯誤して造形条件を出し、これ以上の改善が可能かどうかがよくわからないまま運用されていることが多いかと思います。とても理解が難しいところですが、できるだけ要素ご...

昔PLA樹脂は研究の対象にしかならなかったマイナーな存在でしたが、3Dプリンタで広く使われるようになり、地球温暖化対策での石油系樹脂代替としてニュースでも取り上げられるようになったことから少しずつ身近な存在になってきました。フィラメントの開発や3Dプリンタの進歩で使いこなしも進んできていますが、まだ...

市販されている導電性フィラメントは、多くが炭素系フィラーと樹脂の混合物でできています。炭素でできている物質はいろいろあります。鉛筆の芯は黒鉛で、黒鉛は電気を通すことをご存知の方もおられるかと思います。内部構造が関係しており、より結晶に近い構造をとっている方が電気が流れやすくなります。導電性フィラメン...

FDM式の3Dプリンタで悩ましい問題のひとつが「反り」です。何時間もかけて途中までうまくいったのに、ベッドからぺりっとはがれて造形が台無しになったという経験は誰もがお持ちかと思います。対策はいくつも提案されていますが、そもそもなぜ反るのかということについては説明されているサイトをあまり見かけません。...

射出成型などの成形加工において、樹脂原料の乾燥は基本中の基本です。3Dプリンタでも例外ではありません。フィラメントに水分があるといろんな悪影響がでてきます。十分な乾燥がされていない、乾燥にバラつきがある、などは造形不良の原因となります。フィラメントの乾燥は何に気を付けたらいいか、あまりこれといった考...

FDM式の3Dプリンタで得られた造形品のアニール処理が行われることがあります。アニール前後の強度のデータを取って比較しているサイトもありますが、造形品の形状や造形条件によって大きく影響を受けることがあるためか、アニールによる変化がデータにあらわれず、何が変わったかを必ずしもうまく説明できていないこと...

3Dプリンタが低価格になったことで急速に普及し、消費者向けとしても広く使われるようになってきました。それと同時に、造形中に溶融樹脂から発生する有害物質についての影響も懸念されるようになってきています。Szymon Wojtyłaらは、Is 3D printing safe? Analysis of ...

PLAは生分解性樹脂としてエコなイメージがありますが、実際にどのように分解していくのかはあまり知られていません。PLA分解のメカニズムについて整理してみたいと思います。PLAの生分解はどうやって起きる？https://www.tappi.org/content/enewsletters/eplace...

樹脂ペレットはプラスチックの成形（射出成型など）で使われる原料です。樹脂と特性を改善するためのさまざまな添加剤を溶融して練り合わせたもので、粒のような形をしています。ほとんどの成型機はスクリューで樹脂を送り込みます。もし形が粒状でなく、粉のような細かい形状だとスクリューにまとわりついてしまい、うまく...

3Dプリンタにおいてノズル詰まりは大敵です。造形初期ならやり直しができますが、長時間造形の途中で詰まってしまうといくら途中の出来が良くても台無しになってしまいます。何としても造形においては避けたい症状です。ノズル詰まりは様々な要因で発生しますが、フィラメントから考えられるメカニズムを3つ上げてみます...

プラスチック製品強度を上げるために、よく射出成型ではガラス繊維を添加した樹脂が使用されています。3Dプリンタでもカーボンファイバーを充填したフィラメントが使われるようになってきました。カーボンファイバーを添加すると、一般的に引張強度、曲げ弾性率が上がります。このように特性改善を目的として樹脂に添加さ...

Direct vs Bowden extrusion. Source: 3dprinting.comフィラメントを使うFDM式の3Dプリンタはダイレクト式、ボーデン式に分類されます。どちらも加熱したホットエンドにフィラメントを押し込んで吐出するというのは同じです。一見どちらでも同じように見えますが、...

一般にPLA樹脂は成形での扱いが難しいと言われていますが、これは成形加工だけでなく、実は前準備など取り扱いにおいても同様です。PLA樹脂は大気から水分を容易に吸収します。気温にも非常に敏感です。他の樹脂よりも乾燥、保管、搬送などには特別に気を付ける必要があります。PLA樹脂原料の取り扱い、乾燥につい...

樹脂のデータシートを見ていると、射出用、押出用と書いてあることがあります。これらの違いは何なのでしょうか。例えば押出用の樹脂を射出成型で使うとどうなるのでしょうか。ポリマーは多くのモノマーがつながってできている高分子です。ポリマーの分子量はモノマーがつながっている数が増えるほど大きくなり、分子量が大...

近年マイクロプラスチック問題などに端を発する環境への意識の高まりがあり、使い捨てとなる石油系プラスチック代替品に対する需要が世界的に急増しています。バイオベースであるPLA樹脂が代替品の1つになりうると考えられており、商品の包装容器などへの採用が進んでいます。これは好ましいことではありますが、残念な...

FDM式の3Dプリンタは一般的なPLAやABSなどを用いると強度が不足する、耐熱性が低いなどの問題があるため、用途が限定されやすいといわれています。これらの欠点を補なうものの一つが繊維強化プラスチックです。ガラス繊維、炭素繊維などの補強効果で機械的特性、耐熱性を高めることができるため、3Dプリンタの...

そもそもPETってどんな樹脂？PET（ポリエチレンテレフタレート）はエチレングリコール(EG)とテレフタル酸(TPA)を重縮合して得られる熱可塑性ポリエステルです。透明性・靭性・剛性・耐熱性などに優れています。PETボトルでおなじみの樹脂です。PETは結晶化速度が遅いため、当初は成形材料としての普及...

PLA樹脂は環境意識の高まりから、世界的に見ても年々需要が増えています。PLA樹脂はフィラメント用としては一般的ですが、他にどんなところに使われているのでしょうか。最も多くPLAが使われている用途はフィルムやシートの分野です。食品などの包装フィルム、包装容器として使われています。PLAは酸素などのガ...

原料樹脂（ナチュラル樹脂）に顔料、添加剤、他の樹脂などを混ぜ合わせ、新しい外観、物性、機能を持つ樹脂に加工することを「コンパウンド」と言います。世の中には多くのプラスチック製品がありますが、樹脂原料をそのまま成形品にしていることはあまりありません。例えば自動車のバンパーに使われるポリプロピレンは、そ...

NatureWorksURLhttps://www.natureworksllc.com/ブランド名Ingeo拠点アメリカPLA樹脂最大手。1997年に穀物大手カーギルと化学大手ダウ・ケミカルが100%バイオ由来原料を用いたポリマー生産を目的にカーギルダウを設立したが、コスト面での不透明感から200...

樹脂の押出では生産性の向上、低コスト化を実現するために速い速度で押出して加工する必要があるのですが、溶融粘度が高い樹脂の場合は生産速度を上げると押出品の表面に肌荒れが発生することがあります。この現象は重度だとメルトフラクチャ、軽度だとシャークスキンと呼ばれています。メルトフラクチャやシャークスキンが...

3Dプリンタの造形途中でフィラメントの色を変えたい場合があります。いくつかやり方がありますが、G-CODEを使って自動でポーズさせ、止まっている間にフィラメントを交換する方法があります。Simplify3Dで、Edit Process SettingsにあるScriptsタグの下、Additiona...

加水分解は文字通り水が加わってポリマーが分解していく現象です。PLAは加水分解するといわれますが、具体的に加水分解を起こすと3Dプリンタではどんなことが起こるか考えてみたいと思います。PLA樹脂は、まず植物から得られた糖質を微生物発酵によって乳酸に変換し、環状二量体であるラクチドを作ります。ラクチド...

FDMの3Dプリンタを動かしていてこんな感じにフィラメントの樹脂がもれたことはないでしょうか？ホットエンドでフィラメント樹脂がもれる理由を考えてみたいと思います。理由1 ： ヒートブロックのゆるみ、組み立て不良単純ですが、ヒートブロックがどこかで緩んでいる可能性があります。十分締め付けていたつもりで...

3Dプリンタ用フィラメントの重さ、長さ換算ツールです。2つの換算ができます。①フィラメント重さを計算材量の比重、フィラメント径、フィラメント長さを入力②フィラメント長さを計算材量の比重、フィラメント径、フィラメント重さを入力数値を入力して「計算」ボタンを押してください。①フィラメント重さを計算比重 ...

溶剤で3Dプリント造形品を表面処理して積層痕をスムージングしたり、ノズルの詰まりを除去したりといったことが行われています。ABSの場合はアセトンが使えるのですが、PLAの場合はなかなかいい溶剤がありません。PLAを溶かす溶剤としてはジクロロメタン、THF（テトラヒドロフラン）、DMF（ジメチルホルム...

PLAは生分解性プラスチックとして紹介されています。生分解という言葉を聞くと、自然環境で分解されていくことを思い浮かべますが、実は必ずしもそうではありません。PLAの分解は加水分解と微生物分解の2段階に分かれて進みます。1段階目は加水分解です。短期間に加水分解を起こすには温度55℃以上、湿度80%以...

プラスチック製品の裏側に耐熱○○℃という表示をみることがあります。この耐熱温度というのは何なのでしょうか。何をもって決められていて、耐熱温度を超えるとどうなるのでしょうか？実はプラスチックの耐熱温度に対する定義はありません。用途や樹脂の種類によって変わってくるため、一義的に決めることができないためで...

ABS樹脂成形品What Is ABS Plastic And Is It Recyclable? - Plastic CollectorsABSはスチレン系樹脂で、ポリスチレンの仲間です。古くからある樹脂で、日本では石油化学コンビナートが作られた時期の昭和38年に商業生産が始まっています。アクリル...

PLA樹脂開発の歴史PLAは実用化されてからまだ20年ほどで、歴史の浅い樹脂です。PLAは1930年代から研究開発が進められてきました。当時のPLAはまだ実用からは遠く、通常の室温環境下でも加水分解が進行してしまうほど不安定なものでした。ポリマー自体がわずか数カ月の寿命しかなかったため、製品を作って...

PLAはあまり一般的にはなじみがない樹脂ですが、なぜ3Dプリンタでは広く使われるのでしょうか。世の中にはたくさんの種類の樹脂がありますが、その中でもPLAがよく用いられる理由は、大きくは以下の3点になるかと思います。収縮率が小さいPLAは液体から固体になる際の収縮率（成形収縮率）がとても小さい素材で...

そもそも樹脂の結晶って何？樹脂は分子がとても長くつながった高分子の鎖でできています。内部構造を見ると、分子の集まり方が密な部分と疎な部分があります。おおざっぱに言うと、密な部分が結晶、疎な部分が非結晶です。結晶部分は分子が折りたたまれる構造になっていて、規則的に分子が配列しているので密度が高くなって...

フィラメントが吸水すると糸引き、ボソボソ、強度低下、定着不良、ノズル詰まりなど不具合が起きやすくなります。条件を合わせても造形が毎回安定せず、フィラメントの状態にはずいぶん悩まされている方も多いと思います。吸水の問題は、基本はフィラメントを乾燥させれば解決しますが、手軽に使えるのが3Dプリンタの良さ...

ガラス転移点とは？一般的に、液体を冷却すると安定な状態をとろうとして結晶をつくります。しかし様々な要因により凝固点を過ぎても結晶化が始まらないことがあります。さらに冷却されつづけると粘度が急激に増加し、ついには液体状態のまま、分子の運動が凍結された状態で固体になります。これが液体のガラス転移といわれ...

PLA樹脂の耐熱性、機械特性を決めている大きな要因の1つにD体比率があります。はじめてPLA樹脂を扱うときには実際のところ選定に困ったりすることがあります。欲しいデータがなかったり、A社ではあるデータがB社で欠けていたり、書いてある英語の説明文だけでは用途に合っているかわからないなど。国内ではPLA...