プラスチック
材料紹介
3Dプリンティング向けプラスチックは、積層造形で利用可能な材料群の中でも特に汎用性が高く、軽量で、コスト効率にも優れるファミリーです。機械特性、熱特性、化学特性の幅が広いため、消費者向け製品、電子機器、医療機器、産業機器にわたり、機能試作、量産部品、複雑形状の製作を可能にします。Newayの先進的な3Dプリンティングサービスにより、ABS、ナイロン、PEEK、ポリカーボネート、PPなどの高性能樹脂を、高い精度と再現性で製作できます。これらの材料は、FDM、SLA、SLS、MJF、高温押出システムなど、幅広い積層造形技術に対応します。設計自由度の高さ、加工のしやすさ、そしてCNC加工による後加工との高い互換性により、プラスチックは迅速で手頃かつ高性能な製品開発の有力な選択肢となります。
国際名称／代表グレード
地域 | 一般名称 | 代表グレード |
|---|---|---|
米国 | エンジニアリングプラスチック | ABS、ナイロン（PA）、PC、PEEK |
欧州 | テクニカルポリマー | POM、PP、PETG |
日本 | 工業用プラスチック | PC-ABS、PEI、PVC |
中国 | エンジニアリングプラスチック | ABS、PA6、POM、PP |
3Dプリンティング業界 | 高機能ポリマー | PLA、TPU、PA12、PEEK |
代替材料の選択肢
強度、耐熱性、伝導性などの要求性能により、特定用途では代替材料の方が適する場合があります。アルミニウム合金などの金属は、産業部品向けにより高い構造強度と熱性能を提供します。高温または腐食環境では、Inconel 625およびInconel 718などの先進ニッケル合金が卓越した耐久性を発揮します。軽量構造で比強度（強度/重量比）最適化が必要な場合は、チタン合金が優れた機械性能を提供します。電気または熱伝導性が必要な用途では、銅や黄銅の使用が有効です。耐摩耗性と高硬度が求められる用途では、コバルト基合金の方が適する場合があります。これらの代替材料により、エンジニアは機械荷重、環境曝露、機能要件に応じて材料選定を最適化できます。
設計目的
プラスチックは、軽量、耐薬品性、低コスト、成形性に優れた材料として、消費者向けおよび産業用途に向けて開発されました。積層造形では、プラスチックは試作を高速化し、治工具（ツーリング）要件を簡素化し、金属や従来成形では実現できない形状の製作を可能にするよう設計されています。目的には、必要に応じて高い柔軟性、耐衝撃性、絶縁特性、透明性を実現することが含まれます。PEEKのような高性能グレードは、滅菌、機械的耐久性、熱安定性が求められる航空宇宙、自動車、医療用途などの極限環境向けに開発されました。
化学組成（代表例）
ポリマー種類 | 主成分 |
|---|---|
ABS | アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン |
ナイロン（PA） | ポリアミド鎖（C、H、O、N） |
PEEK | ケトン基とエーテル基を持つ芳香族ポリマー |
ポリカーボネート | ビスフェノールA＋カーボネート基 |
ポリプロピレン | プロピレンモノマー（C₃H₆） |
物理特性
特性 | 代表値 |
|---|---|
密度 | 0.9–1.4 g/cm³ |
熱伝導率 | 0.1–0.4 W/m·K |
電気抵抗率 | 極めて高い（絶縁性） |
荷重たわみ温度（HDT） | ポリマーにより60–280°C |
吸水率 | 最小～中程度（ポリマーにより異なる） |
機械的特性
特性 | 代表値 |
|---|---|
引張強さ | 30–100 MPa |
ヤング率 | 1–4 GPa |
硬さ | R70–R120（材料により異なる） |
破断伸び | 10–300% |
耐衝撃性 | 中～高 |
主要な材料特性
機械・熱特性の幅が広く、柔軟、剛性、耐衝撃、高温用途まで対応。
FDM、SLA、SLS、MJF、光硬化樹脂プリントなどで優れた製造性。
ハウジング、機能試作、消費者向け製品に適した軽量性。
絶縁、電子筐体、RF部品に有用な優れた誘電特性。
ポリカーボネートやアクリルで高い透明性が期待できる。
PEEKや医療用ナイロンなど、医療グレードポリマーでの生体適合性。
ABSやナイロン材料で耐衝撃性と耐久性が高い。
CNC加工や仕上げ工程との後処理互換性が高い。
低コストで開発サイクルが短く、迅速な試作に適する。
各プロセスにおける製造性
FDMプリント：ABS、PLA、ナイロン、TPU、PC-ABSに最適で、迅速な試作と低コスト部品に適する。
SLSプリント：優れた表面品質と耐久性を持つ、強靭で機能的なナイロン部品を製造。
SLAプリント：意匠、微細ディテール、医療用途に適した高精度レジンプリント。
MJFプリント：高い機械特性の一貫性を備えた、強靭で均一なナイロン部品を製造。
CNC加工：プリント樹脂は、厳しい公差のために精密加工で仕上げ可能。
熱成形：ポリマーグレードにより、一部のプリント樹脂は再加熱して成形可能。
接着・溶着：樹脂プリント品は、接着剤、熱溶着、溶剤接着で組み立て可能。
適用可能な後処理方法
外観向上のための研磨、サンディング、平滑化。
外観を高めるための工業塗装による塗装・コーティング。
ブラッシング工程による表面テクスチャ付与。
層間接着と寸法安定性を改善するための熱処理またはアニール。
ABSや特定ポリマー向けのベーパー・スムージング（溶剤平滑化）。
主な業界と用途
民生電子機器のハウジング、クリップ、ブラケット、構造シェル。
生体適合性と耐滅菌性が求められる医療部品。
自動車内装部品、コネクタ、軽量エンクロージャ。
産業機械のカバー、ハンドル、機能試作。
軽量設計と迅速な反復が必要なロボティクス部品。
短納期と機能評価が必要な製品開発試作。
この材料を選ぶべきケース
機械的強度を損なわずに軽量構造が必要な場合。
低コストで迅速な試作または小ロット生産が必要な場合。
電気絶縁または誘電特性が必須な場合。
耐薬品性または環境耐久性が必要な場合。
柔軟、透明、または耐衝撃部品を製造する場合。
金属では実現しにくい複雑形状の部品を設計する場合。
PEEKのような耐熱・生体適合・滅菌対応材料が必要な場合。
治工具時間の短縮と設計自由度を優先する場合。
