3Dプリンターで強度の高い造形物はできる？

一口に強度と言いましても、引っ張り力、圧縮力、せん断力などがあり、その強度評価として応力を現した物性値があります。全てに優れている材料及びそれが造形できる3Dプリンターというものはありませんし、形状によっても変わってきますので、主な用途を満たすサンプルデータでテスト造形してみて、慎重に機種を選定する必要があります。なお、多くの機種で標準的な形状、設定で造形した場合のデータシートが準備されていますので、それを参考にすることもできます。

例えば、MEX方式は横方向に造形した1層目の冷えた樹脂の上に、熱い状態の樹脂を次の層として造形し、それを繰り返して縦方向に積み上げていきます。縦方向の層の境界部分は横方向よりも材料のくっつきが弱いので、横方向よりも縦方向の引っ張り力は弱くなります。造形物の物理的特性が方向によって異なる事を異方性があると言います。造形方式によっては異方性が生じる事が有りますので、造形方向に注意が必要です。

機種によってABSなど一般的な材料が3Dプリンターでも使用できますが、あくまでその機種で造形するにあたって最適な状態に調整された材料であり、期待する物性が出るかどうかはテスト造形等で確認する必要があります。

少しずつ普及が進んでいる金属3Dプリンターですが、SUS316Lや17-4PH（SUS630）などのステンレス鋼、A2やD2、H13などの工具鋼、Inconel®625などの材料が機種によって使えます。金属3Dプリンター本体の導入費用が樹脂の3Dプリンターに比べると高く、また付帯設備を含めた設置環境の準備は必要ですが、強度や硬度、耐熱性の高い金属材料を使った造形が必要な場合にご検討いただけるケースが増えています。

繊維で強化されたプラスチックは航空宇宙分野などでも使われている材料です。他社に先駆けて3Dプリンターでの造形を実現したMarkforged社の機種では、ナイロン樹脂に短繊維のカーボン（Chopped Carbon）をブレンドしたOnyxと呼ばれる基本材料に、炭素繊維やガラス繊維などの長繊維を織り込むことで、金属並の強度をもった造形物ができます。

Stratasys社のFortus450mc、F900、Markforged社のFX20などはスーパーエンプラのULTEM™ 9085に対応しています。またMEX（材料押出）の様々な機種でPCやPA等の エンプラに対応しています。あくまでそれぞれの機種による造形に最適化されたスーパーエンプラ、エンプラ材料となりますが、各材料の特徴に応じての強度をもった造形物ができます。

ご覧いただきありがとうございました。一口に強度の高い造形を実現すると言っても、様々な選択肢があることがおわかりいただけたかと思います。強度が必要となる用途で、かつ3Dプリンターの導入による納期短縮、コスト削減、また複雑形状の実現などが見込める場合に、大きなメリットが出てくると思います。強度の高い造形ができる3Dプリンターをお探しなら、是非一度リコージャパンにご相談ください。