【粉末造形】6ナイロンだけじゃない!汎用プラからスーパーエンプラまで3Dプリンターで造形!

当社は、1984年の創立以来、多種多様なプラスチック製品の試作開発をしている試作メーカーです。

当社では、高耐熱性・高強度の製品が可能なナイロン注型をはじめとする真空注型技術粉末造形(3Dプリンター)切削加工などの技術を活用して、様々な分野の製品開発をサポートしております。

当社の特徴は、真空注型、粉末造形ともに、エンジニアプラスチックの注型・造形ができる点です。

汎用プラスチックからスーパーエンジニアプラスチックまで製作できるので、デザイン・形状確認だけでなく、電子部品から航空宇宙などの産業部品まで高い物性が必要とされる製品まで製作できます。

今回は、弊社の粉末造形に焦点をあて、使用可能な材料とそれぞれの特徴をご紹介させていただきます。

汎用プラ・エンプラ・スーパーエンプラとは?

プラスチックの種類は大まかに「熱可塑性樹脂」「熱硬化性樹脂」の2種類あります。「熱可塑性樹脂」の中でも機能性により「汎用プラスチック」「エンジニアプラスチック」に分かれます。

また、エンジニアプラスチックの中でもさらに機能性の高いプラスチックは「スーパーエンジニアプラスチック」と呼ばれ、非常に高い強度や耐熱性をもちながら、金属より軽量であることから金属素材の代替としても活用される注目度の高い素材です

プラスチックの種類 熱可塑性 熱硬化性
熱可塑性樹脂の種類 汎用プラスチック エンジニアプラスチック

汎用プラスチック

汎用プラスチックは、日用品から工業用品まで幅広い用途に用いられている私たちの生活に一番身近なプラスチックです。プラスチックの生産量の約80%が汎用プラスチックで、加工しやすく、量産性もあり、比較的安価で扱いやすい材料です。

  • 耐熱性:100℃未満
  • 強度:49MPa未満
  • 曲げ弾性率:2.4GPa未満

おもな汎用プラスチック

ポリエチレン(PE)・ポリプロピレン(PP)・ポリ塩化ビニル(PVC)・ポリスチレン(PS) 等

汎用エンジニアプラスチック

強度や耐熱性に優れている高機能なプラスチック。おもに工業用途に使用される。

  • 耐熱性:100℃以上
  • 強度:49MPa以上
  • 曲げ弾性率:2.4GPa以上

おもな汎用エンジニアプラスチック

ポリアミド(PA)・ポリカーボネート(PC)・ポリブチレンテレフタレート(PBT)・変性ポリフェニレンエーテル(m-PPE) 等

スーパーエンジニアプラスチック

汎用エンジニア樹脂よりも、特に強度、耐熱性、耐薬品性などに優れているもの。主に金属の代替部品として使用されます。

  • 150℃以上の高温でも長時間使用できる

おもな汎用スーパーエンジニアプラスチック

ポリフェニレンスルファイド(PPS)・ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)・ホリサルホン(PSU)・ポリアミドイミド(PAI) 等

粉末造形とは、3Dプリンターの造形方法の一つ

粉末造形とは、3Dプリンターの造形方法の一つで、粉末焼結積層造形(英語ではSelective Laser Sintering、SLS)とも呼ばれます。敷き詰めた粉末状の材料(樹脂や金属)を、レーザー光線で照射して焼結させて一層ずつ積層しながら形状を作る方式。

弊社の粉末造形は、材料の選択幅も広く、高精細かつ耐久性のある造形物を製作でき、大型サイズの造形にも適しています。

【 二幸技研の粉末造形 】使用可能材料とその特徴

3Dプリンターは、家庭用の手軽なものから工業・産業用の高機能なものまで存在します。

弊社の特徴としては、工業・産業用の高機能のプリンターでの造形技術を保有しており、汎用プラからスーパーエンプラまで対応可能なことが挙げられます。強化剤を添加した材料も使用できるため、金属材料の代替品としても活用できる部品の製作も行っており、幅広い分野のご依頼をいただいております。

以下が粉末造形で使用できる材料の種類とその特徴になります。

ポリフェニレンサルファイド(PPS)/【スーパーエンプラ】

※ガラスビーズ・カーボンファイバー・ガラスファイバー添加可能

スーパーエンジニアプラスチックであるポリフェニレンサルファイド。高融点(融点280℃)・難燃性を特徴とする材料で、高強度・高剛性・耐疲労性を持ちます。また耐水・耐薬品性が極めて良好なため、多くの溶剤・酸・アルカリに対して変化しません。吸水性が低いので、高湿度下でも物性を維持でき、寸法安定性にも優れています。電気特性が良好なのも特徴です。

おもな使用用途

電気・電子部品、自動車部品、航空宇宙関連部品の最終製品、開発試作など

実用例

インバーター、コンデンサー、アルミ切削(鋳造)部品代替、モーター周辺部品 など

ナイロン6(PA6)/【エンプラ】

※ガラスビーズまたはガラスファイバー添加

耐摩耗性・耐熱性・強靭性・耐久性・耐薬品性に優れる。また、強化剤を添加できるため、荷重たわみ温度が約220℃にもなる。

おもな使用用途

自動車部品、防衛産業関連部品、航空宇宙関連部品の最終製品、開発試作など

実用例

ポンプ、ファン、オイルストレーナー、エアコン部品、農機械器具 など

ナイロン12(PA12)/【エンプラ】

※ガラスビーズ添加可能

強度・靭性・耐摩耗性に優れ、柔軟性もあるのでバネ機構などにも応用されます。

おもな使用用途

機能性評価モデル、デザイン評価モデル、風洞・流水実験

実用例

自動車内装品、ケース、機械器具、治具 など

ナイロン11(PA11)/【エンプラ】

植物由来の樹脂のため環境負担低減に最適。ポリプロピレンのような柔軟性があり、靭性が高いので割れにくいのが特徴。また吸水性が低く、ナイロン12に比べ、耐屈曲疲労性、耐熱性、耐熱老化性に優れる。柔軟性が高いのでヒンジ形状など、大きな変形が必要な部品により適しています。

おもな使用用途

機能性評価モデル、デザイン評価モデル

実用例

自動車インパネ、コンソールパネル、グローブボックス、ダクト、配管部品、パソコンコネクターカバー など

ポリプロピレン(PP)/【汎用プラ】

ライク品ではなく、本物のポリプロピレン材料。柔軟性と靭性に優れているため、伸びがよく割れにくいのが特徴。繰り返しの曲げに強く、ヒンジ特性や耐薬品性(酸・アルカリなど)に優れています。

おもな使用用途

機能性評価モデル、デザイン評価モデル、耐衝撃性モデル

実用例

自動車インテリア部品、バンパー、エアスポイラーのどの外装品、家電機器のハウジング、ヒンジ部品、パレット、コンテナー など

試作においての3Dプリンター活用

今までの3Dプリンターの利用法は、おもにデザインや形状の確認が主要でした。しかし、近年、3Dプリンターの機能や材料の進歩により、金属材料に近い強度を持つスーパーエンジニアプラスチックの出力も可能になり、強度や耐熱性が必要な部品の試作や最終製品としての活用も増えています。そのため、適切な材料の選択がますます重要となっています。

今後、3Dプリンターは、成形加工や切削加工と同等に主要な加工方法として認識されることでしょう。

3Dプリンターを利用した試作をご検討の際には、お気軽に当社へご相談ください。