耐熱3Dプリンティング材料の究極ガイド：トップ10

はじめに

3Dプリンティングの世界は急速に拡大し、特に耐熱性を必要とする用途では、多くの材料オプションが提供されています。自動車部品であれ、航空宇宙部品であれ、消費財であれ、成功のためには適切な耐熱材料を選ぶことが重要です。このガイドでは、耐熱性3Dプリント材料のトップ10を紹介し、その特性、用途、特徴について掘り下げます。

1.ABS（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）

ABSは、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン分子からなる熱可塑性ポリマーである。アクリロニトリルおよびスチレンポリマーの剛性とポリブタジエンゴムの強靭性を兼ね備えている。その結果、高い耐衝撃性、優れた機械的強靭性、硬度と光沢のバランスを備えた素材となる。ABSはまた、水性酸、アルカリ、濃塩酸、リン酸、アルコール、動植物油、鉱物油に対する耐性があるが、溶剤に対する耐性は低い。

技術溶融積層造形法（FDM）

主な特徴強度、耐熱性、延性に優れている。

用途自動車部品、消費財、電子筐体。

2.ULTEM (PEI - ポリエーテルイミド)

ULTEM（ポリエーテルイミド）は、琥珀色の半透明が特徴の高性能エンジニアリング熱可塑性プラスチックです。高い機械的強度、幅広い耐薬品性、高い絶縁耐力、優れた熱安定性を兼ね備えています。ULTEMは広い温度範囲でその特性を維持し、本質的に難燃性を示します。また、優れた寸法安定性と電気絶縁性でも知られています。

技術FDM、SLS（選択的レーザー焼結法）

主な特徴高い耐熱性、強度、難燃性。

用途航空宇宙、自動車部品、医療機器、電気部品など。

3.PP（ポリプロピレン）

ポリプロピレンは軽量で耐久性のある熱可塑性ポリマーで、溶剤、塩基、酸など幅広い化学薬品に対する耐性が認められている。融点が高く、熱にさらされる可能性のあるものに適しています。PPは柔軟性、優れた電気絶縁性、優れた耐疲労性で知られている。リビング・ヒンジのように何度も曲げる必要がある用途によく使われる。

技術FDM、SLS

主な特徴高い耐疲労性、弾性、耐薬品性。

用途自動車部品、消費財、包装材料。

4.金属フィラメント

金属フィラメントは、微細な金属粉末とプラスチックポリマーバインダーのブレンドである。従来のフィラメント押出成形と焼結のような後処理技術を組み合わせることで、金属3Dプリンティングを可能にする。これらのフィラメントは、熱伝導性や電気伝導性など、金属に似た特性を持つパーツを製造することができる。最終的なパーツは、多くの場合、高温の炉で焼結してバインダーを燃焼させ、金属粒子を融合させ、高密度の金属パーツを得る必要がある。

技術複合フィラメント用FDM、完全金属部品用ダイレクトメタル・レーザー焼結（DMLS）。

主な特徴高い強度と耐熱性。後加工が必要。

用途航空宇宙部品、自動車部品、特殊工具。

5.ポリカーボネート（PC）

ポリカーボネートは、優れた透明性、耐衝撃性、耐熱性で知られる高性能熱可塑性プラスチックです。90%以上の光を透過し、ガラスのように透明で、ほとんど割れません。また、PCは温度にも強く、その特性を維持したまま過酷な条件にも耐えることができます。高い性能と信頼性を必要とする幅広い用途に使用される万能材料です。

技術FDM、SLA（ステレオリソグラフィー）

主な特徴優れた靭性、耐熱性、光学特性。

用途保護具、自動車部品、光学レンズなど。

6.PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）

PEEKは半結晶性の熱可塑性プラスチックで、高温下でも優れた機械特性と耐薬品性を保持する。超高真空用途に適合する数少ないプラスチックの一つである。PEEKは、有機および水性環境による攻撃だけでなく、熱劣化に対しても非常に耐性があります。要求の厳しいエンジニアリング用途、特に高い強度対重量比を必要とする用途に広く使用されています。

技術FDM、SLS

主な特徴優れた熱安定性、耐薬品性、機械的強度。

用途航空宇宙、医療用インプラント、高性能自動車部品。

7.アルミニウムAlSi10Mg

アルミニウムAlSi10Mgは、積層造形における一般的なアルミニウム合金である。アルミニウムの軽量特性とシリコンの高い熱伝導性、マグネシウムの強度を兼ね備えている。この合金は、優れた延性、優れた強度重量比、熱特性で知られています。一般的に、高い耐食性と溶接性が要求される用途に使用される。

技術直接金属レーザー焼結法（DMLS）、選択的レーザー溶融法（SLM）

主な特徴軽量、優れた熱特性、耐食性。

用途自動車部品、航空宇宙部品、家電製品。

8.ステンレス鋼316L

モリブデン含有オーステナイト系ステンレス鋼で、他のクロム-ニッケル系ステンレス鋼に比べ塩化物イオン腐食に対する抵抗性が高い。極低温でも優れた靭性で知られています。このタイプの鋼は、過酷な化学薬品が使用される環境で一般的に使用され、食品および医療産業で広く使用されています。

テクノロジーDMLS、SLM

主な特徴高い耐食性、機械的特性、溶接性。

用途医療機器、海洋用途、化学処理装置など。

9.インコネル718

インコネル718はニッケル・クロム合金で、高強度、優れた耐食性、極端な温度への耐性のために使用される。この超合金は、約700℃ (1290°F)までの温度で優れた引張強さ、疲労強さ、クリープ強さ、破断強さを示すことで知られている。ガスタービン、ロケットエンジン、原子炉などの高応力環境で一般的に使用されている。

技術DMLS、SLM

主な特徴優れた機械的強度、耐食性、熱安定性。

用途航空宇宙エンジン部品、ガスタービン、高温用途。

10.炭素繊維

炭素繊維は、結晶状に並んだ炭素原子のストランドで構成されている。高剛性、高張力、軽量、高耐薬品性、高温耐性、低熱膨張で知られている。これらの特性により、炭素繊維は航空宇宙、土木、軍事、モータースポーツ、その他の競技スポーツで非常に人気がある。

技術：FDMまたは強化フィラメントの複合材料によく使用される。

主な特徴高い強度対重量比、剛性、熱伝導性。

用途航空宇宙、自動車、スポーツ用品。

耐熱3Dプリンティング材料の特性

10種類の耐熱性3Dプリント材料の融点、ガラス転移温度、引張強さを表にまとめました：

ご注意ください：

金属フィラメントや炭素繊維のような材料は、特定のタイプや複合材料によって特性が大きく異なる場合があります。

該当なし」の指定は、特定の特性（炭素繊維の融点など）が関連しないか、定義された値を持たない材料に使用されます。

耐熱3Dプリント材料のコスト

指定された耐熱3Dプリント材料のコスト比較を表に示します：

この表は、各素材のコスト・レンジの概要を、低額なものから非常に高額なものまで分類したものです。これらの価格は概算であり、品質、供給業者、場所、市況などの要因によって変動する可能性があることにご留意ください。最も正確で最新の価格については、弊社にお問い合わせいただくことをお勧めします。

結論

3Dプリントに適した耐熱材料の選択は、温度暴露、機械的ストレス、環境条件など、アプリケーションの特定の要件によって異なります。これらトップ10の材料は、それぞれ独自の特性と利点を備えています。これらを理解することで、高温用途の3Dプリンティングの可能性を最大限に引き出し、イノベーションとデザインの限界を押し広げることができます。