PLA、PETG、ASA、ナイロン：交換部品の素材の選び方

同じクリップでも、ある素材なら何年ももち、別の素材なら1週間で壊れることがあります。大事なのは樹脂の強さではなく、部品がどこにあるかです。どれくらい熱くなるか、日光が当たるか、何かとこすれるか、濡れるか、です。

各素材についてメーカーが言っていること

以下の引用は、大手3Dプリンターメーカーのフィラメント解説である Prusa Knowledge Base からのものです。温度は完成した部品についての実用的な目安で、荷重たわみ温度の試験値でも、プリンターが樹脂を溶かす温度でもありません。

メーカー自身も同じ系統の素材を自社の部品に使っています。たとえば Mercedes-Benz Classic は、元の金型がもう存在しない古い車種向けに、ナイロンの一種であるPA12でサンルーフのローラーを3Dプリントしています [6]。

手順

1. 安全に関わる部品を除外する。 部品が人を支える、ガス・水圧・商用電源を遮る、または車両のブレーキ、ステアリング、サスペンションの一部であるなら、どの素材を選んでも適切にはなりません。絶対に3Dプリントしてはいけない部品を参照してください。
2. 熱を確認する。 オーブン、暖房器具、エンジンの近く、あるいは夏の車内にある部品なら、PLAは使えません。80 °C未満ならPETG、93 °CまでならASA。PCはメーカーが挙げる耐熱性の選択肢です [5]。
3. 日光を確認する。 屋外のもの（庭、車の外装、ボート、キャンピングカー）には、メーカーが「屋外での使用に適している」とするASAを選びます [3]。PLAは「紫外線で劣化する」素材です [1]。
4. 摩耗を確認する。 部品がこすれる、回る、すべる（歯車、ブッシュ、ヒンジピン）なら、耐摩耗性のあるナイロンが定番です [4]。
5. 水を確認する。 PETGは耐水性があると説明されています [2]。ナイロンとPCは湿気を吸うので、メイカーはフィラメントを乾燥させて対処します。常に濡れる部品なら依頼に書いておきましょう。
6. しなりを確認する。 スナップフィットやクリップは少したわむ必要があります。メーカーはナイロンを「非常に強靭」な素材と [4]、PETGを機械部品に適した素材と説明しています [2]。どこがしなるかをメイカーに伝えましょう。
7. メイカーに伝えて、助言をもらう。 使用条件を書き、素材を提案します。メイカーは別の素材や、金属から削り出すなど別の加工方法を勧めるかもしれません。

食品に触れるものと子ども

プリントした樹脂には積層の筋があり、そこに汚れが残ることがあります。また、多くのフィラメントや着色料は食品接触の認証を受けていません。食品に触れる部品や幼い子ども向けの部品は慎重に扱い、何を保証できるかをメイカーに尋ねてください。ここに書いたことは、素材のデータシートの代わりにはなりません。

樹脂と同じくらいプリントが重要な理由

3Dプリントによる交換部品に関する英国政府の調査は、プリントした部品のリスクとして、多孔性、層どうしの接着の弱さ、そして湿気・紫外線・経年劣化の影響を挙げています [7]。向き、外壁の数、インフィルによって、部品の強さは方向ごとに変わります。だからこそ、よいメイカーは素材だけでなく、部品にどう力がかかるかを尋ねるのです。