フィラメントはどのように量産している？
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、また戻って試してみるのです」と最後に笑顔で話しているのが、苦労もありながら楽しんでやっているんだろうなという気がして、とても印象的でした。以下日本語訳です。
How It Is Made: 3D Printing Filament
私の名前はJoshua Smithです。Maker Geeksに所属しており、3Dプリンタと3Dプリンタ用フィラメントの販売を行っています。そしてここミズーリ州スプリングフィールドにおいて製造を行っています。
我々は独自のフィラメントを製造し始めました。品質管理の問題はなく、価格の問題もなかった。ただ、世界中の誰もがそうであるように、我々もすべての製品を中国から購入していたのです。そこで自分たちでできることはないかと考え、フィラメントを作る手順を考え始めました。
樹脂原料は通常はペレットで、常に透明か白。もともと色は付いていません。それをブレンダーにかけます。 顔料や添加剤を混ぜる場合もあります。添加剤には強度や耐衝撃性を高めるための添加物や、磁気特性を付与するもの、あるいは単なる色をつけるものなどいろいろあります。青色にしたければ、青色の顔料を樹脂に加えてブレンダーを回せば均一に混ざり、青色の樹脂ができあがります。
そこから乾燥工程に入ります。温度は60～80℃で2時間の乾燥が必要です。これはとても重要です。これは省略できる部分でもあります。ただし急いでフィラメントを作ろうとして、時間をかけて乾燥させなかったら、フィラメントが破裂したり、うねりが発生したりすることがあります。
乾燥された原料は、世界で最も一般的な製造装置である単軸押出機に投入されます。
単軸押出機で原料は加熱、混練され、フィラメントとして押し出された後、温水の水槽に入ってゆっくり冷却され、丸い断面のフィラメントができあがるのです。もし楕円形のフィラメントができたとしたら、それは温水の温度が間違っているから。温水の温度を正しく設定し、ノズルの温度を正しく設定し、樹脂の温度を正しく設定すれば、完全な丸いフィラメントができるのです。
そして、そこから冷却用の水槽に入って20～30フィート（約1.5m）ほどの距離を走り、その後に巻き取られます。
製造では1.75ミリ、3ミリ、2.85ミリのフィラメントを作り分けるわけですが、これは面白いと思いました。というのも、それぞれ別の金型を使うことで別のサイズになると思っていたのですが、実際にはそうではありません。これはトラクターシステムによるものです。同じ金型を使って押出機のノズルからフィラメントを一定の圧力で押し出し、1.75にしたければ早く、1.85にしたければ遅く引き取るのです。それによって絶えずフィラメント径が小さくなったり大きくなったりするので、トラクターシステムをどのようにコントロールするかによって、得られるフィラメント径が変わってきます。
また、レーザー測定器を使ってリアルタイムでモニターしているので、もしフィラメントの径が異常に大きくなったり小さくなったりした場合は、フィラメントを引き抜いて問題を解決することができますが、レーザー測定器の値が正常な限り、そのプロセスは正しいと言えます。
私たちは、年間10万時間以上もプリントしています。今でも年間3～4万時間は実際にプリントしていますが、使用するのは当社のフィラメントだけです。もし問題があれば、必ず見つけ出します。これが、私たちがこの分野で唯一の存在であることを知っているもうひとつの理由です。
この押出機は大手メーカーのものですが、彼らはビザが取れず、誰もトレーニングに来なかったので、私が組み立てて配線し、スペースを全部使ってしまいました。このやり方をGoogleで検索するのは奇妙なことで、人々がそれをやっているために情報が空白になっているようなものです。ジェットエンジンを作っている人がいても、ボーイング社がブログで紹介しないのと同じですね。中国ではどんな人たちがやっているのでしょうか。彼らはそれを1億ドルものレベルでやっているのに、それをブログに載せることはない。
押出機には4つのゾーンがあり、それぞれのゾーンが正確な温度で、トラクションスピードに合わせて4つのゾーンが正しい順序で配置されていなければなりません。それほど精密なのです。
それは祈りのような戦いの連続で、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、また戻って試してみるのです。フィラメントの製造はサイエンスで、いつかはデスクトップのプリンタのように、ボタンを押すだけで常に求める数値が得られるような時代が来るでしょうが、今はまだそうではありません。しかし今はまだ芸術の域に達していないので、柔軟に対応していかなければなりません。
関連ページ
- PLA樹脂のL体とD体について
- ガラス転移点の3Dプリンタ向け解説
- 吸水しにくいフィラメントの選び方
- 結晶性樹脂と非晶性樹脂の違い 3Dプリンタの観点から
- なぜPLAは3Dプリンタで広く使われるのか
- PLA樹脂の歴史と現状
- ABSとはどのような樹脂なのか 3Dプリンタの観点から
- プラスチックの耐熱温度とは何か
- PLAの生分解プラスチックとしての誤解
- PLA表面処理におけるジクロロメタンの危険性
- フィラメントの重さ、長さをWEBで計算
- ホットエンドでフィラメント樹脂もれが起きる理由
- PLAが加水分解すると3Dプリンタでは何が起きるか
- フィラメント交換で3Dプリンタを一時停止させる方法(Simplify3D)
- メルトフラクチャの発生原因と対策
- 世界のPLA（ポリ乳酸）樹脂メーカー
- 樹脂のコンパウンドとは
- PLA樹脂は何に使われている？
- PETG樹脂とは？ PETGとPETの違い
- 繊維強化プラスチックの3Dプリント基礎知識
- 2019年に発生したPLA樹脂の世界的需給ひっ迫について
- 樹脂の射出グレードと押出グレードの違い
- PLA樹脂原料の取り扱い、乾燥、再生に関する基礎知識
- 3Dプリンタ ダイレクト式とボーデン式の違いは？
- 3Dプリンタ フィラメントに合ったノズル材質の選び方
- 3Dプリンタのノズル詰まり 考えられる3つのメカニズム
- プラスチックの成形原料「樹脂ペレット」とは？
- PLAの生分解メカニズムについて
- 3Dプリンタ造形中にどんな有害ガスが出るか
- 3Dプリント造形品のアニール処理で何が改善する？
- フィラメントの乾燥で気を付けておきたい3つのこと
- 3Dプリンタで反りはなぜ起こる？(FDM)
- 導電性フィラメントとは？
- PLA樹脂の結晶化 アニール時に起きていること
- FDM式3Dプリンタの分解能の限界はどこにある？
- 造形品の積層強度は結局どうすれば上げられるのか
- なぜこれまで3Dプリンタにはエンクロージャーがなかったのか
- PLA樹脂 2021年の展望
- 3Dプリンタのファーストレイヤーの考え方
- クリーニングフィラメントとは？
- 積層ピッチと造形品強度の関係
- フィラメント押出量はどう計算されている？
- 3Dプリンタのビード断面形状を決めているもの
- ホットエンドの温度はファンありなしでどう変わるか
- 3Dプリンタにおける高分子鎖の配向と絡み合いの影響
