こんにちは、たけもとです。
本記事では、３Dプリンターのフィラメント素材の１つ、PLAについて解説していきます。
印刷のしやすさが最大の特徴で、３Dプリンターを購入した際は最初に使うのがおすすめのフィラメントです。ここでは、PLAのメリット、デメリットや用途について見ていきます。
はじめに
PLAの概要
素材の概要
PLA（ポリ乳酸）は、トウモロコシやサトウキビなどのデンプンを発酵させて作られる、植物由来のバイオプラスチックです。環境に優しく、生分解性を持つ点がひとつの特徴となっています。
加工に着目した場合、比較的低い温度で成形でき、家庭用の３Dプリンターでも加工がしやすい点が特徴になります。
身近な例
身近に使われている例としては、弁当箱やサラダ容器などの容器類、お菓子の袋やペットボトルのラベルなどの包装材などに利用されています。
ポイント
先に本記事で触れるPLAのポイントについて整理します。
メリット・特徴
・手軽に印刷が可能
・印刷の寸法が安定する
・コストが安い
デメリット・注意点
・耐熱性が低い
・耐衝撃性が低い
・表面処理や塗装にあまり向かない
主な用途
・雑貨
・玩具、模型
・大型の印刷物
それでは以下、詳しいところについて見ていきます。
解説
それでは、ポイントごとに詳しく見ていきます。
メリット・特徴
手軽に印刷が可能
PLAの最大の特徴が、印刷のしやすさです。
ノズルのつまりも起こりにくく、下記の熱収縮（歪み）も起こりにくいため、手軽に印刷することができます。
印刷の寸法が安定する
PLAは熱収縮による変形が少なく、安定した寸法精度で印刷できます。
主要な素材としてABSも挙げられますが、このABSではこの熱収縮による反り・変形が課題となりがち。特にサイズの大きな印刷物ではこの熱収縮が課題となるポイントですが、PLAでは大きな印刷物を造形しても変形が起こりにくく、精度が求められる場面で活躍します。
また、この特性を生かして、建築模型などでも使用されています。
コストが安い
３Dプリンターの素材の中でも価格は安く、手軽に購入することが可能です。
PLAは色のラインナップが豊富なほか、大理石調や木調の素材もあり、表現豊かに印刷したいものを造形することができます。
こうして様々な色・素材を組み合わせて使うときにも、それぞれ安く手に入るのはありがたいポイントですね。
デメリット・注意点
耐熱性が低い
熱収縮が起きにくいことの裏返しになりますが、耐熱性が低いことが課題になります。
60℃前後から柔らかくなり変形が生じてしまいます。車のダッシュボードや窓際の金属部分といった、日常生活の中でも高音になるような場所では変形が生じてしまいます。
使用する環境をあらかじめ想定して、印刷を行いたいところです。
耐衝撃性が低い
ABSやPETGといった素材に比べて、耐衝撃性が低いです。
重さや衝撃が想定されるところや、上記の耐熱性が求められるところでは、PETGやABSの使用を検討しましょう。
表面処理や塗装にあまり向かない
３Dプリンターでの印刷では、層を重ねて造形を行うため「積層痕」とよばれるボーダー状の痕が表面に残ります。
PLAはこの積層痕の除去（やすりがけ等）が行いにくい素材となります。また、塗装においても塗料の定着がしにくいため、プライマーを使用する等、対策が必要になります。
補足
参考商品
①OVERTURE PLA Plus (PLA+)
通常の5倍の靭性を持つ点がアピールポイントのPLAフィラメント。丈夫なメリットを生かして、幅広い用途で使用することができます。価格も買い求めやすく、カラーラインナップもかなり豊富です。Amazon評価も執筆現在4.3とかなりの高水準。
ポチップ②Bambu Lab マット PLA
マット仕様のためテカテカ感が抑えられて、質感高く感じられます。また、スプール（糸巻き）が再利用可能となっています。Bambu Labの純正品で、造形品質も安定しており、安心して印刷ができました。Bambu LabのRFIDにも対応し、Bambu Labのスライサーでの印刷の設定が容易。個人的には最初のフィラメントにおすすめな製品。
ポチップ③iSANMATE 木製PLA
実際に木の成分が含まれたフィラメント。木材の質感・香りを表現できるのが他にはない魅力です。成分を混ぜている関係でノズルのつまりが発生しやすいので、できる限り大きな径での印刷が好ましいです。また、湿気も吸いやすく、糸引きに繋がってしまう恐れがあるため、湿気対策ができると◎。
ポチップフィラメントごとの特徴一覧
Bambu Lab A1 Miniに対応している4種類のフィラメントを比較した表が以下になります。
| PLA （ポリ乳酸） | PETG (ポリエチレンテレフタレートグリコール) | TPU (熱可塑性ポリウレタン) | PVA (ポリビニルアルコール) | |
| メリット・特徴 | ・手軽に印刷が可能 ・印刷の寸法が安定する ・コストが安い | ・強度、耐衝撃性が高い ・印刷がしやすい ・耐熱性が高い ・光沢感、透明感のある表現 | ・柔軟性が高い（曲げられる） ・耐摩耗性、耐衝撃性が高い | 水に溶ける →複雑な造形物の印刷に役立つ |
| デメリット・注意点 | ・耐熱性が低い ・耐衝撃性が低い ・表面処理や塗装にあまり向かない | ・吸湿性の高さ（糸引きの発生） ・表面の傷つきやすさ ・紫外線に弱い | ・造形が少し難しい ・吸湿性が高い（糸引きの発生） | ・湿気にかなり弱い ・コストが高い ・サポート材の使用の知識が必要 |
| 用途 | ・雑貨 ・玩具、模型 ・大型の印刷物 →汎用性が高い | ・治具、工具 ・ギア、パーツ類 ・ケースなどの日用品 →強度が求められるもの | ・ケース類（スマートフォンカバー等） ・緩衝材、キャップ、パッキン ・スタンプ →丈夫さと柔軟性が求められるもの | サポート材 →他のフィラメントと組み合わせて、PVA素材部分のみ溶かすことで、複雑な形状を印刷可能 |
| 価格 | 安価 例）1kg：2000～4000円 | やや高価 例）1kg：2500～5000円台 | やや高価 例）1kg：2500～4000円台 | 高価 例）500g：3000～5000円台 |
| 強度 | あまり高くない | 高め（丈夫） | 高め（柔軟） | あまり高くない |
| 対応温度目安：ノズル | 190~220℃ | 220~250℃ | 210～230℃ | 190~220℃ |
| 対応温度目安：ベッド | 0~60℃ | 50～80℃ | 0～60℃ | 0~60℃ |
こちらについては、下記の記事でまとめています。
まとめ
以上、フィラメントについての解説でした。改めて、ポイントを整理します。
先に本記事で触れていく内容のポイントについて整理します。
メリット・特徴
・手軽に印刷が可能
・印刷の寸法が安定する
・コストが安い
デメリット・注意点
・耐熱性が低い
・耐衝撃性が低い
・表面処理や塗装にあまり向かない
主な用途
・雑貨
・玩具、模型
・大型の印刷物
印刷のしやすさが特徴の素材ということで、最初に扱う素材として最適です。また、コストも安めのため、普段気軽に印刷物を作ることもできますし、普遍性・万能性のある素材だと言えます。
一方、耐熱性については注意しておきたいポイント。また、表面処理は難しいものの、バリエーションが豊富なため、色々と素材や色を組み合わせて、造形物を作ってみたいですね。
最後までご覧いただき、ありがとうございました。よろしければ、下記の関連記事もどうぞご覧ください。
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・PLAについて｜印刷のしやすさが特徴！３Dプリンタ導入時にまず検討したい素材【本記事】
・PETGについて｜丈夫さと印刷のしやすさを合わせ持つ。耐熱温度の高さも特徴
・TPUについて｜柔軟性・耐摩耗性・耐衝撃性が特徴。印刷時は工夫が必要
・PVAについて｜水溶性が特徴！サポート材として複雑な形状の造形に
Bambu Lab A1 Mini で使用できるフィラメントについて↓
