3Dプリンターで造形物を製作するときは、使用目的に応じて適切な素材を選ぶことが重要です。樹脂素材はおもに「熱溶解積層方式」「光造形方式」「粉末焼結方式」の3Dプリンターで用いられます。それぞれの造形材料の特徴を理解し、最適な素材を検討してください。
本コラムでは、3Dプリンター用樹脂の選び方に迷っている方に向けて、おもな素材の種類と選び方を解説します。また、便利なオンライン3Dプリントサービスもご紹介しますので、ぜひご活用ください。
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3Dプリンター用樹脂のおもな種類
3Dプリンターにはさまざまな造形方式があります。なかでも樹脂素材を用いるおもな造形方式は、「熱溶解積層方式」「光造形方式」「粉末焼結方式」です。それぞれの造形の仕組みと、使用される素材の種類は、以下のとおりです。
| 積層造形の仕組み | おもな素材 | |
|---|---|---|
| 熱溶解積層方式 | 糸状（フィラメント）やペレット状の材料を加熱し、ノズルから溶かし出して積層する | 熱可塑性樹脂（フィラメント状素材） |
| 光造形方式 | 液体樹脂（レジン）にレーザーやLEDの紫外線を照射し、硬化させて積層する | 光硬化性樹脂（液体レジン） |
| 粉末焼結方式 | 粉末状の材料に熱レーザー光線を照射し、高温で焼結（硬化）させて積層する | 熱可塑性樹脂（粉末状素材） |
なお、上記の樹脂を用いる方式以外にも、ワックスをインクのように吹き付けて造形する「インクジェット方式」や、粉末状の石膏に接着剤を噴射して造形する「粉末固着方式」などの3Dプリンターもあります。
ここでは、「熱溶解積層方式」「光造形方式」「粉末焼結方式」の3Dプリンターで用いられる樹脂材料のおもな種類と、それぞれのメリット・デメリットをご紹介します。
熱可塑性樹脂（フィラメント状素材）
熱可塑性樹脂（フィラメント状素材）は、おもに熱溶解積層方式で利用される素材です。
ABS
熱溶解積層方式3Dプリンター用樹脂のなかで、もっとも一般的に用いられている素材です。造形後の加工がしやすく、塗装や表面の磨きにも対応可能です。ただし、熱収縮しやすく、造形物に反りが生じやすい点に注意が必要です。
PLA
とうもろこしやサトウキビなどの原料から作られるバイオマスプラスチックです。造形品質が安定しているため扱いやすく、ほかの素材に比べて比較的安価ですが、熱や衝撃に弱く、造形後の加工がしにくい点に注意が必要です。
ASA
耐紫外線性や耐候性に優れており、屋外でも使用できる素材です。造形物に反りが生じにくい点も魅力です。ただし、造形する際は高温で出力するための調整が必要です。
PET/PETG
「PET」は耐熱性・耐衝撃性に優れた、比較的造形しやすい素材です。「PETG」は、PETよりさらに強度や耐久性を高めた素材です。いずれも紫外線に弱い点に注意が必要です。
TPU / TPE（熱可塑性エラストマー）
弾力性、柔軟性、耐衝撃性、振動吸収性があり、強度にも優れた柔らかいゴム系樹脂です。キャップやカバーなどの用途に適していますが、対応機種が限られ、造形が難しい傾向にあります。
PC（ポリカーボネート）
強度と耐熱性が特長の素材です。一般的なプラスチックよりも高性能なエンジニアリングプラスチックの代表例です。ただし、扱いがやや難しい傾向にあり、対応機種も限られます。
PC-ABS
「PC（ポリカーボネート）」と「ABS」の長所を兼ね備えた素材です。強度が高く、耐熱性や靭性にも優れていますが、ほかの素材と比べて比較的高価です。
PS（ポリスチレン）
剛性・硬度に優れた素材です。光沢のある滑らかな仕上がりとなり、デザイン性を重視する造形物に適しています。ただし、衝撃や熱に弱い点に注意が必要です。
木材フィラメント
木材のような質感や見た目を再現できる樹脂です。樹脂に木材が配合されており、木目調の造形が可能です。ただし、造形時に押し出しノズルが目詰まりしやすい点に注意が必要です。
光硬化性樹脂（液体レジン）
光硬化性樹脂（液体レジン）は、おもに光造形方式で利用される素材です。
エポキシ系樹脂
高精細で形状見本の製作に適した液体樹脂です。複雑な形状の再現や、滑らかな表面仕上げが可能です。ただし、強度や耐熱性が低く、長期間紫外線にさらされると変色や変形が生じます。
アクリル系樹脂
透明性の高い液体樹脂です。硬化速度が比較的速く、着色にも対応でき、複雑な形状の再現や、滑らかな表面仕上げが可能です。エポキシ樹脂同様、長期間紫外線にさらされると変色や変形が生じます。ただし、SOLIZEオンライン3Dプリントで取り扱いのあるFigure 4は、紫外線や湿度に対する安定性が向上しており、経年劣化しづらくなっています。
PU（ポリウレタン）
ゴムのような弾力性や柔軟性を持つ素材です。材料の種類によって硬度が異なるため、用途に応じて選択できます。柔らかさが求められる造形物に適していますが、対応機種が限られます。
ABSライク
「ABS」に似た外観を持つ光造形用樹脂ですが、ABSと比較すると強度が劣ります。
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PPライク
「PP（ポリプロピレン）」に似た特性を持つ光造形用樹脂です。PPに似た外観で、耐久性や耐衝撃性に優れています。ただし、PPの粉末焼結方式と異なり、光造形方式ではサポート材（出力時に造形物を支える補助的な材料）が必要です。
シリコーン樹脂
柔軟性と伸縮性に優れた液体樹脂です。生体適合性の高さから医療分野で注目されています。ただし、粘度が高いため形状を正確に再現するには適していません。
熱可塑性樹脂（粉末状素材）
熱可塑性樹脂（粉末状素材）は、おもに粉末焼結方式で利用される素材です。ナイロン系の材料が多くラインアップされており、造形品の表面がザラザラしているのが特徴です。
PA11（11ナイロン）
植物由来のエンジニアリングプラスチックです。環境負荷が少ないことが特長です。「PA12」と比較して、耐熱性や柔軟性に優れています。
「PA11」の材料について詳しくはこちら
PA12（12ナイロン）
高機能なエンジニアプラスチックです。強度・耐久性・耐薬品性に優れています。「PA11」と比較して吸水性が低く、コストが抑えられる傾向にあります。
「PA12」の材料について詳しくはこちら
PP（ポリプロピレン）
家庭用の商品によく用いられているプラスチックです。靭性が高く、柔軟性にも優れている点が特長です。
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ガラスビーズ入りナイロン
ガラスビーズを配合することで強化されたナイロン素材です。一般的なナイロンと比較して、強度や耐熱性が向上しています。ただし、柔軟性は一般的なナイロンよりも劣る点に注意が必要です。
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【用途別】3Dプリンター用樹脂の選び方
3Dプリンター用樹脂は、造形物の用途に応じて、求められる強度や仕上がりに適したものを選ぶ必要があります。ここでは、用途別に素材選びのポイントをご紹介します。
機械の部品
機械の部品は、摩擦や熱などの負荷がかかりやすく、柔軟性が求められることもあります。そのため、強度や靭性に優れた「ナイロン」がおすすめです。
試作品（プロトタイプ）
試作品（プロトタイプ）は、用途に合わせた樹脂の選択が必要です。可視化を重視する場合は透明性の高い「アクリル系樹脂」や「エポキシ系樹脂」、微細形状の再現が必要な場合は「アクリル系樹脂」がおすすめです。試験など、強度や靭性を求める場合は「ナイロン」が適しています。
医療用品
医療用途でも、用途に合わせた樹脂の選択が必要です。たとえば、歯科用モデルやインプラントの術前シミュレーションなど、高精細な造形には「エポキシ系樹脂」が用いられます。義手や義足など強度や靭性が必要な場合は「ナイロン」が適しています。
玩具
フィギュアのパーツには、塗装や表面の磨きに対応可能な「ABS」や、透明性の高い「アクリル系樹脂」が用いられます。また、模型には、低価格で扱いやすい「PLA」に加え、表面が滑らかな「エポキシ系樹脂」「アクリル系樹脂」も用いられる場合があります。
3Dプリンター用樹脂の適切な保管方法
3Dプリンター用樹脂の品質を保つためには、保管の際に以下のポイントに注意して適切に取り扱うことが重要です。ここでは、3Dプリンター用樹脂の適切な保管方法を解説します。
湿気を避ける
熱可塑性樹脂（フィラメント状素材）は吸水性が高いため、湿気を避けて保管することが大切です。保管中に湿気を吸収すると、造形品質が低下するおそれがあります。乾燥剤を入れた密閉容器で保管してください。
レジンは直射日光を避ける
光硬化性樹脂（レジン）は紫外線によって硬化するため、必ず直射日光を避け、冷暗所で保管してください。日光が当たると、保管中に硬化してしまうおそれがあります。
素材に適した温度管理を行う
3Dプリンター用樹脂は、素材ごとに適した保管温度が異なるため、それぞれの素材に合わせて温度管理を徹底してください。たとえば、熱可塑性樹脂（フィラメント状素材）は、空気中の水分量が少ない高温環境での保管が適しています。一方、光硬化性樹脂（レジン）は温度が低いほど反応しにくくなるため、冷暗所での保管が品質保持に効果的です。
樹脂素材のラインアップが豊富な3Dプリンターサービスがおすすめ
ここまで、3Dプリンター用樹脂の種類や選び方について基礎知識を解説しました。3Dプリンターの素材選びに迷った際は、樹脂素材をはじめとするラインアップが豊富なサービスの活用をおすすめします。「SOLIZEオンライン3Dプリント」では、12種類の造形材料から用途に適した素材を選択可能です。3Dデータをアップロードするだけで、自動的に造形再現率を評価でき、希望の設計が実現可能かリアルタイムでご確認いただけます。ハイグレードな産業用3Dプリンターで、試作品から最終製品まで幅広く対応している点も特長です。また、後処理の手間を軽減できる「光造形サポート除去サービス」もご提供しています。3Dプリンターで高品質な造形物を製作する際は、ぜひお気軽にご相談ください。
「SOLIZEオンライン3Dプリント」は、最短3分で見積り取得から形状の再現性の確認、発注完了までをオンラインで完結できる3Dプリント出力サービスです。業務用3Dプリンターで出力しており、本格的な造形品を短納期で提供しています。誰でも簡単に無料で試せる自動評価システムを搭載しており、3Dプリントの形状の再現性を評価できます。
SOLIZEは、1990年に日本で初めて3Dプリンターを導入し、試作品製作サービスを始めた企業です。国内最大級のキャパシティーで、自社保有のハイエンド樹脂3Dプリンターでの製作を承ります。長年にわたる3Dプリンターの運用実績、販売や運用サポートの経験から豊富な知見を有しており、お客さまの3Dプリンティングを手厚くサポートします。
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