3D プリントの世界に足を踏み入れようとしているなら、おそらく PLA (ポリ乳酸) について聞いたことがあるでしょう。これは、特に初心者の間で 3D プリント用の最も人気のある材料の 3 つです。しかし、最高の結果を得るには、その融点を理解することが重要です。PLA の融点とそれが XNUMXD プリント プロジェクトに与える影響について、重要な洞察を詳しく見ていきましょう。
PLAとは何ですか？
PLA（ポリ乳酸）は、トウモロコシのデンプンやサトウキビなどの再生可能な資源から得られる生分解性の熱可塑性プラスチックです。環境に優しく、印刷が簡単なことで知られており、愛好家やプロの間で人気があります。
PLA 3D 印刷特性
| プロパティ | 詳細 |
|---|---|
| 押出機温度 | 190 - 220°C |
| 加熱ベッド | オプション |
| 究極の強さ | 65 MPaで |
| 剛性 | 7.5/10 |
| 耐久性 | 4/10 |
| 最高使用温度 | 52°C |
| 熱膨張係数 | 68μm/m-℃ |
| 密度 | 1.24 g /cm³ |
| 価格（1kgあたり） | $ 10 - $ 40 |
| 印刷性 | 9/10 |
| 推奨されるビルド表面 | マスキングテープ、スティックのり、ガラス板、PEI |
| その他のハードウェア要件 | 部品冷却ファン |
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融点はなぜ重要なのでしょうか?
PLA の融点を理解することは、いくつかの理由から重要です。
- 印刷品質： 適切な温度で印刷すると、スムーズな押し出しと良好な層の接着が保証され、より高品質の印刷が可能になります。
- 詰まりを避ける: 印刷温度が低すぎるとノズルが詰まる可能性があり、温度が高すぎるとインクがにじんだり糸を引いたりする可能性があります。
- 材料特性： 融点は、強度や耐久性など、印刷された物体の機械的特性にも影響を与える可能性があります。
PLA の融点は何ですか?
PLA の融点は通常 175°C (347°F) 前後です。この温度で PLA は固体から液体に変化し、3D プリンターのノズルから押し出せるようになります。ただし、正確な融点は、使用している PLA フィラメントの特定の配合によって若干異なる場合があります。
| 詳細 | |
|---|---|
| 温度 | PLA は約 60°C で軟化し、170°C から 180°C の間で溶けます。180°C から 220°C の間で印刷します。 |
| ベッド温度 | 通常 40°C ～ 60°C で、大きな印刷物や寒い環境に適しています。 |
| 冷却 | たるみなどの問題を防ぐため、最初の層の後にアクティブ冷却ファンを使用します。層の接着が強固になったら、100% に増やします。 |
PLA が溶けると何が起こりますか?
PLA は熱可塑性樹脂で、特性を失うことなく繰り返し溶解および固化できます。PLA が溶解すると、分子間結合が伸びますがそのまま残り、液体のような状態になります。3D 印刷では、PLA はホット エンドの「溶融ゾーン」で加熱され、ノズルから押し出されてビルド プレート上に層状に敷き詰められる溶融状態になります。
最適な PLA 融点を見つけるにはどうすればよいでしょうか?
PLA の融点は 175°C 前後ですが、理想的な印刷温度は通常もう少し高く、通常は 190°C から 220°C の間です。この範囲であれば、層の流れと結合が最適になります。特定の PLA フィラメントに最適な温度を見つけるためのヒントをいくつか紹介します。
- メーカーの推奨事項から始める: ほとんどの PLA フィラメントには推奨温度範囲があり、通常は 180°C ～ 220°C です。低い温度から始めて、必要に応じて徐々に上げてください。
- テストプリント: 温度タワーのような小さなオブジェクトを印刷すると、さまざまな温度でフィラメントがどのように動作するかを確認できます。これにより、最適な温度がどこにあるかがわかります。
- 兆候に注意してください: 印刷物の押し出しが不十分であったり、層がうまく接着していない場合は、温度を少し上げてください。糸引きや滲みが見られる場合は、温度を少し下げてください。
プリントベッド温度の役割
PLA は加熱ベッドからも恩恵を受けますが、必ずしも必要というわけではありません。加熱ベッドを使用する場合は、60°C 程度に保ってください。これにより、最初の層がよりよく接着し、反りが軽減されます。ただし、PLA は、青いマスキング テープやスティックのりなどの適切な接着補助具を使用すれば、加熱されていないベッドでもうまく印刷できます。
冷却ファンとPLA
PLA は、印刷中に適切に冷却されると効果的です。冷却ファンを使用すると、層が素早く固まり、印刷品質が向上し、細部がより鮮明になります。ほとんどの 3D プリンターには、プリンターの設定で調整できる冷却ファンが付いています。
PLA の融点はどのように決定されますか?
PLA の融点を測定する最も一般的な方法は、示差走査熱量測定 (DSC) です。DSC は、加熱または冷却時に材料の熱容量がどのように変化するかを測定します。PLA での DSC の仕組みを、ステップごとに説明します。
- サンプルの準備: PLA の小さなサンプルを DSC パンに配置します。
- 加熱: サンプルは制御された速度で加熱されます。PLA の場合、通常は 10 分あたり 20°C ～ XNUMX°C です。
- 測定: サンプルが加熱されると、DSC は吸収または放出されるエネルギーの量を測定します。
- 融点の識別DSC は、相転移を示すピークを示すグラフ (サーモグラム) を生成します。融点に対応するピークは、PLA が固体から液体状態に転移する温度を示します。
DSC に加えて、3D プリント コミュニティの愛好家や専門家が PLA の実用融点を決定するために使用する、よりシンプルで実用的な方法があります。
- 押し出し試験: これには、PLA の流れを監視しながら、3D プリンターの押し出し機の温度を徐々に上げることが含まれます。PLA がスムーズかつ一貫して流れ始める温度が、その動作融点と見なされます。
- ホットプレートテストPLA サンプルを加熱された表面上に置き、温度を徐々に上げていきます。PLA が溶けて液体のプールを形成し始める温度が融点として記録されます。
PLA の融点に影響を与える要因
PLA の融点はいくつかの要因によって左右されるため、多少変動します。
素材の純度
PLA の純度は融点に大きく影響します。不純物の少ない PLA は、融点がより安定し、予測しやすくなります。不純物はポリマー構造を破壊し、融解挙動に変化を引き起こす可能性があります。高純度の PLA は、精密印刷タスクに不可欠な信頼性の高いパフォーマンスを保証します。
分子量
分子量とは、PLA のポリマー鎖の長さを指します。分子量が高い PLA は鎖が長く、一般的に融点が高くなります。これは、ポリマー鎖が長いほど、互いに移動して固体から液体に変化するのに多くのエネルギーが必要になるためです。したがって、分子量が高い PLA は、より堅牢で、要求の厳しい用途に適しています。
結晶化度
PLA は半結晶または非晶質の状態で存在することができ、これが融点に影響します。半結晶 PLA にはポリマー鎖が高度に整列した領域があり、これらの結晶領域は明確な温度で融解するため、明確な融点が与えられます。対照的に、ポリマー鎖がよりランダムに配列された非晶質 PLA では、明確な融点ではなく、より広い融点範囲が得られます。非晶質 PLA は一般に印刷が簡単ですが、半結晶 PLA と同じ強度がない場合があります。
添加剤
PLA には特性を高めるためにさまざまな添加剤が配合されており、これらも融点に影響を与える可能性があります。可塑剤は PLA の柔軟性を高めますが、融点を下げる可能性があります。染料や顔料などの着色剤は、その化学組成に応じて融点をわずかに変えることができます。さらに、PLA に添加される木材、炭素繊維、金属粒子などの充填剤や強化材は、融点を含む熱特性を変える可能性があります。
なぜ PLA は熱い車内で溶けるのでしょうか?
PLA プリントは、車内の温度が PLA の融点に達しないとしても、PLA のガラス転移温度である 60 ～ 65°C に簡単に達するため、高温の車内では変形する可能性があります。この温度では、PLA は剛性を失い、粘性が増します。これにより、反りや変形が発生しやすくなります。したがって、PLA プリントは、形状と完全性を維持するために、屋内で直射日光を避けて保管するのが最適です。
PLAは100℃に耐えられますか？
PLA (ポリ乳酸) は、通常、100°C ほどの高温には耐えられません。PLA のガラス転移温度は約 60 ～ 65°C で、この温度を超えると剛性が失われ、より柔軟になります。PLA をこの範囲を超える温度、特に 100°C 付近の温度にさらすと、著しい変形や溶解が生じる可能性があります。
より高い耐熱性を必要とする用途では、ABS、PETG、ナイロンなどの他の材料の方が適している可能性があります。
3D プリントにおける一般的な PLA 融点の問題
PLA の融点について十分に理解していても、いくつかの問題に遭遇する可能性があります。ここでは、よくある問題とその対処方法をいくつか紹介します。
- ストリング張り: 印刷物の各部分の間に細いプラスチックの糸が見られる場合は、温度を下げるか、引き込み設定を調整してみてください。
- ゆがみ: 印刷物の端がビルドプレートから浮き上がる場合は、ベッドの温度を上げるか、ブリムまたはラフトを使用して接着を強化します。
- 層の接着不良: 層がうまくくっつかない場合は、印刷温度を上げるか、印刷速度を遅くしてください。
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まとめ：
PLA の融点と 3D プリンターとの相互作用を理解することは、高品質の印刷を実現するために不可欠です。適切な温度設定から始めて、必要に応じて調整することで、PLA のユーザーフレンドリーな特性を最大限に活用できます。初心者でも熟練したプロでも、PLA 印刷のニュアンスをマスターすれば、3D 印刷プロジェクトが間違いなく強化されます。
その他のリソース:
PLA印刷速度 – 出典: BOYI
腹筋 vs プラ – 出典: BOYI
質疑応答
PLA (ポリ乳酸) はガラス転移温度で変形し始めます。この温度は通常 60 ～ 65°C 程度です。この温度では、PLA は剛性を失い、より柔軟になります。著しい変形や軟化が生じる場合は、この範囲を超える温度は避けてください。
PLA+ (PLA Plus) は、標準 PLA の強化バージョンで、機械的特性と耐熱性が向上した設計になっています。PLA+ の融点は、特定の配合とメーカーによって異なりますが、通常は 200°C ～ 230°C の範囲です。
200°C は、一般的に標準 PLA の推奨押し出し温度範囲の上限と考えられています。PLA は通常 180°C から 220°C の間で良好に印刷されますが、200°C での印刷は通常許容範囲であり、良好な層の接着と流れを実現するために有益です。
PLA（ポリ乳酸）は沸騰水では溶けませんが、柔らかくなります。PLAのガラス転移温度は約60～65℃で、水の沸点（100℃）よりも低いです。PLAは沸騰水で完全に溶けることはありませんが、柔らかくなり、剛性が失われます。
カタログ： マテリアルガイド
この記事は、BOYI チームのエンジニアによって執筆されました。Fuquan Chen は、ラピッドプロトタイピング、金型製造、プラスチック射出成形の分野で 20 年の経験を持つプロのエンジニア兼技術専門家です。
