【2024】3Dプリンターで使用する樹脂とは？種類や特徴、造形方式や選び方も紹介！

コンピューターによりデジタル化されたデータをもとに、1層ずつ素材を積み上げて製品を造形する機械を3Dプリンターといいます。3Dプリンターを使用して造形する際には、製品に適した樹脂材料を選ばなければいけません。

そこで本記事では3Dプリンターで使用する樹脂を詳しく解説し、種類や特徴、造形方式や選び方も紹介します。

3Dプリンターで使用する樹脂とは？

3Dプリンターの材料として称される樹脂とは、従来は松脂や漆などをはじめとした樹木の樹脂が固まって生成された天然材料のことを意味していました。しかし現在は製造業をはじめとした産業分野の発展に伴い、樹脂の使用量が増加して石油や石炭を原料とした化学樹脂も生産されているのが現状です。

樹脂素材は金属よりも軽量で、複雑な形状に簡単に加工できる観点から3Dプリンターの素材として頻繁に利用されます。3Dプリンターの素材同様に、3Dプリンターの本体価格が気になる方も多いのではないでしょうか。そこで3Dプリンターの価格相場を解説した記事を下記に添付するので参考にして下さい。

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3Dプリンターで使用する樹脂の種類と特徴を紹介

3Dプリンターで高精度な造形を行うためにも、使用する樹脂の特徴などを明確に把握しなければいけません。そこでここからは、3Dプリンターで使用する樹脂の種類と特徴下記に表記し、それぞれを詳しく解説します。

ABS樹脂

3Dプリンターの代表的な樹脂素材の1つがABS樹脂です。この樹脂は3Dプリンターで最も利用される手法である熱融解積層（FDM）方式に対応しています。この方式では細長いフィラメントと呼ばれる材料が熱で融解され、溶けた樹脂がノズルを通して製品を造形します。

ABS樹脂はアクリロニトリルとブタジレン、スチレンの3つの成分を組み合わせた樹脂素材で、これらの頭文字を組み

合わせてABS樹脂として表記されている素材です。

ASA樹脂

ABS樹脂のブタジレンを、アクリレートに代用した樹脂素材がASA樹脂です。基本的な特性はABS樹脂と同じですが、外部に保管しても劣化しにくい点が特徴といえます。

PLA樹脂

PLA樹脂は再生可能な資源を利用して製造した、剛性の高いプラスチック樹脂です。ABS樹脂同様に多くの熱溶解積層方式の3Dプリンターで使用されています。

主にトウモロコシやジャガイモのでんぷんなど、自然的で環境に優しい原材料をしているので造形時に有害物質を生じる心配もありません。またABS樹脂と性質が似ていますが、成型温度がABS樹脂よりも低めで強度に特化している点が特徴です。

PP（ポリプロピレン）ライク樹脂

衝撃性や高い強度を持つ3Dプリンターの樹脂素材が、PP（ポリプロピレン）ライク樹脂です。読んで字のごとく本物のPP（ポリプロピレン）に近い性質を有しています。

その強度の高さから、はめ込み作業などが必要なヒンジやスナップフィットなどの製作におすすめです。PP（ポリプロピレン）ライク樹脂はABS樹脂やPLAのような熱溶解積層方式での造形ではなく、光造形方式で造形を行います。

ABSライク樹脂

PP（ポリプロピレン）ライク樹脂と同様のエポキシ系の紫外線硬化樹脂がABSライク樹脂です。この3Dプリンターの樹脂も光造形方式での造形を行います。

ABS樹脂よりも多少強度は低めですが、ある程度の強度を持つので主に試作品製作などに使用されている樹脂です。

ゴムライク樹脂

ゴムライク樹脂は伸縮性や柔軟性に富み、主に光造形方式で利用される3Dプリンターの樹脂素材です。この素材は伸縮性や柔軟性に富む一方で、高い強度は求められないので注意しましょう。

ゴムライク樹脂で造形すればゴムの感触を再現できるので、スイッチやグリップなどのゴムに類似した製品の使用感を出すために最適な素材です。

PEI樹脂

米国のゼネラルエレクトリック社が開発し、高精度な造形を可能にしている3Dプリンターの樹脂素材がPEI樹脂です。一度同材料で加工された造形物をそのまま材料としてできるのも特徴で、主に3Dプリンターの上位機種で使用されています。

対候性に優れて環境にも優しく、自動車や航空機産業をはじめ幅広い分野で使用されている樹脂素材です。

ナイロン樹脂

ナイロン樹脂は耐衝撃性や強度、耐薬品性や金属と同程度の耐久性を誇る3Dプリンターの樹脂素材です。その強度から自動車用のエンジンカバーをはじめさまざまな工業製品に使用されています。

一方で造形しやすい観点からサポート材も不要なので、正規品や試作品をはじめ多様な用途で使用されている材料です。3Dプリンターの造形で有効なサポート材に関して下記の記事で詳しく解説しているので参考にして下さい。

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ポリカーボネート樹脂

別名エンジニアプラスチックと呼ばれ、主に工業用製品の造形に使用されている3Dプリンターの樹脂素材がポリカーボネート樹脂です。メガネレンズなど強度と透明度が必要な製品の造形に使用されています。

エポキシ系樹脂

エポキシ系樹脂は、ABSライクとPPライクを原料として製造された3Dプリンターの樹脂素材です。基本的に樹脂を加熱して造形・硬化させて造形を行います。

ABSライクとPPライクを主原料としていますが、強度が低いので代用としての使用はできません。

3Dプリンターの造形方式を解説

3Dプリンターでは製品や樹脂によって造形方式が異なりますが、実際にどのような造形方法があるのでしょうか。では3Dプリンターの4つの造形方式を紹介します。

熱溶解積層方式（FDM/FFF）

樹脂フィラメントを高熱で溶解させ、ノズルを通して外部に放出しながら層を形成して造形を行う方法を熱溶解積層方式（FDM/FFF）といいます。3Dプリンターの造形方式の中で最も主流な方法なので、多様な機種の中から製品に適した3Dプリンターを選べる点がメリットです。

光造形方式

光造形方式は液状の3Dプリンター用レジンに光による紫外線を照射し、少しずつレジンを硬化させる造形方式です。光造形方式では硬化方法により、3つの方式に分類されます。

• DLP方式：プロジェクターによりレジンを面で硬化
• SLA方式：レーザーでレジンを点で硬化
• LCD方式：LCDパネルでレジンを硬化

尚それぞれの方式で価格や精度も異なるので、加工する製品に適した3Dプリンターを選択しましょう。

レーザー焼結方式

粉末状の材料をレーザーで積層し、少しずつ造形を行う方法をレーザー焼結方式といいます。この方式は別名「粉末焼結積層造形方式（SLS）」とも呼ばれ、高強度な造形を行えるのが特徴です。

以前は精度的な観点から、レーザー焼結方式の3Dプリンターは数千万円もの高額で販売されていました。しかし近年では個人でも購入可能な機種が多数製造・販売され、一般的にも普及しているのが現状です。

インクジェット方式

3Dプリンターのヘッド部から紫外線で硬化する樹脂素材を噴射し、少しずつ積層しながら造形する方式をインクジェット方式といいます。基本的には家庭用のプリンターと同様の方式で造形を行い、プリンターのインクの代わりに液状の樹脂を射出・積層する方式です。

この方式を活用すれば、フルカラーで高精度な造形物も加工できます。

3Dプリンターで使用する樹脂の選び方

3Dプリンターでの造形では、製品の種類に適した樹脂を使用しなければ高精度な製品を造形できません。そこでここからは、3Dプリンターで使用する樹脂の選び方を紹介します。

研磨が必要かどうかで選ぶ

研磨が必要かどうかで選ぶのも、3Dプリンターの使用樹脂を選ぶ際のポイントの1つです。例えばPLA樹脂などの素材は硬度が高いため、研磨作業しにくいので研磨が必要な造形にはおすすめできません。

一方で切削性の高いアクリルやABS樹脂、エポキシなどの素材を使用すればスムーズな研磨加工が可能です。

強度や精度で選ぶ

3Dプリンターを使用する際には、造形したい製品に必要な強度や精度によって樹脂素材を選択しましょう。製品に高度な強度が必要な場合は、強度が高く耐久性に優れたABS樹脂を使用します。

一方で高精度な造形が必要な場合では、ABA樹脂は冷却時に収縮する性質があるのであまり向いていません。一方で光造形方式のプリンターに対応している、アクリルやエポキシ樹脂であれば高精度な加工が可能です。

このように素材の目的に適した樹脂素材を選択するのも重要なポイントといえます。

着色の有無で選ぶ

造形物への着色の有無に注意するのも、3Dプリンターを使用する際の樹脂選びのポイントです。例を挙げるとPLA樹脂は造形精度が高い反面塗料が付着しにくいので、造形後の製品に塗装が必要であるケースには向いていません。

一方で3Dプリンターの樹脂素材の中には、着色されているものもあるので造形設定時に着色樹脂の配色設定するのもおすすめです。このように造形物の着色の有無により、3Dプリンターの樹脂素材を選択すれば高品質の製品を作ることができます。

3Dプリンターの精度を高める方法とは？

3Dプリンターの精度を高めるための有効な方法として、充填率を高めるのが有効な手段として挙げられます。充填率とは3Dプリンターで制作した造形物の内部密度のことで、この数値が高くなるほど造形物の強度も向上する仕組みです。

充填率を高めるためにも、造形完了後にHIP処理（熱感等方圧加法）での後処理を徹底しましょう。さらに熱処理加工中に高圧ガスを加えれば、造形物の密度がさらに向上して充填率も高まって造形物の相対的な強度が向上します。

またガス圧を利用すれば、複雑な形状の造形物でもムラなく圧力をかけられる点もメリットです。

最適な樹脂材料を選んで3Dプリンターを有効活用しよう

本記事では3Dプリンターで使用する樹脂を詳しく解説し、種類や特徴、造形方式や選び方も紹介しました。3Dプリンターを有効活用すれば複雑な形状や強度が必要な造形物の加工も可能になり、多様な加工を楽しむことができます。

また製造への導入により高精度な生産も可能になるので、その際は生産する製品に適した樹脂材料を選択して3Dプリンターを有効活用してください。また3Dプリンターや樹脂材料でお悩みの方は、安心の正規販売店のECサイトであるFab martをぜひご利用ください。