やわらかい素材の需要の高まりとフィラメントの種類

近年、製品設計においてやわらかいという特性の需要が大きく高まっています。これは、ユーザーインターフェースとしての触感、衝撃吸収性、密着性、あるいは伸縮性を必要とする部品など、従来の硬質なプラスチック素材では満たせないニーズが増加しているためです。

このようなニーズに応えるべく登場したのが、やわらかいゴムフィラメントです。主な種類としては、以下のものが挙げられます。

・TPU（熱可塑性ポリウレタン）

現在最も広く利用されているやわらかいゴムフィラメントであり、熱可塑性樹脂の特徴を持ちながら、優れたゴム弾性を兼ね備えています。高い伸縮性、弾性、耐摩耗性、耐油性、耐薬品性、そして衝撃吸収・振動吸収性に優れています。

さまざまなショア硬度の製品が販売されており、求める柔軟性に応じて、非常にやわらかいものから比較的硬いものまで選択可能です。

・TPE（熱可塑性エラストマー）

TPUを含む広範な「熱可塑性エラストマー」の総称です。TPUと同様にゴムのような柔軟性を持ちますが、さまざまな化学構造のものが存在し、それぞれ異なる特徴を持ちます。

やわらかいフィラメントがもたらす製作上のメリット

やわらかいゴムフィラメントの登場は、製作現場に以下のような多大なメリットをもたらしています。

・試作品の機能性検証の向上

製品開発の初期段階から実物に近い感触や機能性を備えたプロトタイプを製作でき、より精密な検証と改善が可能になります。

・短期間での多品種少量生産

金型なしで直接出力が可能となり、短期間での多品種少量生産や、デザインの迅速な繰り返し改善が可能になります。

・デザイン性の向上と新たな製品ジャンルの創出

複雑な形状や内部構造を持つやわらかい部品も出力できるため、これまでの素材では実現できなかった独創的なデザインや、全く新しい機能を持つ製品ジャンルの創出につながります。

やわらかいゴムフィラメントの登場は、3Dプリンターの製作における可能性を大きく広げ、多様なニーズに応える新たなソリューションを提供します。

やわらかい素材の出力における技術的課題

やわらかいゴムフィラメントは、その柔軟性ゆえに、出力工程で特有の課題を抱えることがあります。

・フィラメントの送り出しの難しさ

やわらかいフィラメントは座屈しやすく、ノズルまでスムーズに送り込めないことがあります。

・積層時の安定性

やわらかい制作物は積層中に揺れたり、倒れたりしやすいです。

・ベッドへの定着

造形中にベッドに十分に定着せず、反り上がったり剥がれたりすることがあります。

・サポート材の除去

絡みやすく除去が困難になる問題が生じます。

出力成功のためのポイントとプロの活用

これらの課題を克服し、3Dプリンターでやわらかい制作物を出力するためには、以下のポイントが重要です。

・TPUフィラメントに適した3Dプリンターの選択

「ダイレクトドライブ式エクストルーダー」搭載の3Dプリンターが適しており、座屈や詰まりのリスクを軽減します。

・造形設定の最適化

造形速度を低速に設定し、リトラクションは短距離かつ低速に見直します。ノズル・ベッド温度はメーカー推奨範囲で最適化し、ヒートベッドを活用します。

・ベッドへの定着強化と乾燥管理

適切な接着剤の使用や、造形エリアの温度安定化で反りや剥がれを防ぎます。吸湿性の高いフィラメントは、使用前の乾燥が不可欠です。

やわらかい素材の出力は専門ノウハウを要するため、高品質な製作を求める場合はプロの出力代行サービスを利用することがおすすめです。

・プロの技術で特殊な造形を実現

専門の会社は豊富な経験と知識を持ち、お客様の課題を解決して、期待通りのやわらかい制作物を出力できます。ホッティーポリマー株式会社のような「やわらかい出力」に強みを持つ会社は、シリコーンゴム（シリコンゴム）やゴムライクといった軟質素材の造形も可能です。

・コストとリスクの削減

高価な専門機器への初期投資や造形失敗による素材の無駄、時間のロスを大幅に削減できます。

高弾性・高伸縮性

・特徴

力を加えると大きく伸びたり曲がったりし、力を解放すると元の形に素早く戻る性質です。

・応用例

• ウェアラブルデバイスのバンド：手首や体にフィットし、動きを妨げない快適な装着感
• 伸縮性のあるチューブやホース：曲げ伸ばしが多い環境や、流体の流れに合わせた変形が必要な箇所に利用
• ロボットの関節部やソフトハンド：人間の筋肉や皮膚に近い動きを再現し、対象物を優しく把持する機能を実現
• 医療用装具や生体モデル：患者の体型に合わせたカスタマイズや、人間の組織の柔軟性を模倣したトレーニングモデルの製作

衝撃吸収性・防振性

・特徴

外部からの衝撃や振動エネルギーを効果的に吸収し、伝えにくくする性質です。

・応用例

• 電子機器の保護ケース：スマートフォンやタブレット、ポータブルデバイスを落下時の衝撃から保護
• ドローンのプロテクター：衝突時の機体やプロペラの損傷を軽減
• 自動車部品の緩衝材やマウント：走行中の振動や衝撃を吸収し、乗り心地の向上や部品の破損防止に寄与
• 産業機械の防振パッドや防音材：機械の動作による振動や騒音を低減し、作業環境の改善や機器の寿命延長に貢献

密着性・シーリング性

・特徴

表面にぴったりと密着し、隙間を埋めて液体や気体の漏れを防ぐ性質です。

・応用例

• ガスケット、パッキン、Oリング：配管の接続部や機器の合わせ目に使用され、高い密閉性を確保
• 医療用器具のパッキン：液体が漏れないようにするだけでなく、生体適合性も求められる場面で活用

触感・グリップ性

・特徴

触れた際の感触がよく、滑りにくい性質です。

・応用例

• 工具や機器のグリップ：手になじみやすく、滑りにくいため、作業中の安全性や操作性を向上
• ハンドルカバー、パッド、滑り止めマット：日用品やスポーツ用品など、触れる機会の多い製品に快適性と機能性を提供
• フィギュアや玩具のやわらかい部分：特定の部位に柔軟性を持たせることで、よりリアルな表現や安全性を向上