PLAフィラメント: 物性、造形温度、使い方

PLAフィラメントとは

PLA(ポリ乳酸)は、トウモロコシやサトウキビなどの植物の糖から作られる熱可塑性ポリエステルです。糖を発酵させて乳酸を作り、それを重合させます。低い温度で溶け、冷えても収縮がほとんどなく、密閉型のプリンターも要らないため、フィラメント方式の3Dプリントを始める人のほとんどが最初に使う素材です。

分析した43件のデータシートでは、一般的なノズル温度は192–230 °C、密度の中央値は1.23 g/cm³です。弱点は熱です。ガラス転移温度は61 °C前後で、これを超えると造形物が軟らかくなります。

PLAフィラメント1スプールの長さは何メートルか

長さは密度と直径で決まります。データシートの密度の中央値(1.23 g/cm³)で計算すると、直径1.75 mm・1 kgのPLAスプールは約340メートル、直径2.85 mmなら約125メートルです。質量を、密度とフィラメントの断面積で割った値です。金属粉を充填した、密度の高い種類は、1 kgあたりの長さがかなり短くなります。

PLAフィラメントの用途と、使うべきでない場面

熱や強い衝撃を受けない試作品、模型、フィギュア、装飾品、収納用品、家庭用の部品には、標準的な選択肢です。細部の再現性が高く、表面の仕上がりもよく、色や効果の種類も豊富です。

日なた、夏の車内、モーターの近く、お湯に触れる場所に置く部品には向いていません。軟化温度が低く、造形物が変形します。何度も曲げたり、圧入で組み付けたりする部品にも不向きです。破断伸びの中央値は8 %しかなく、曲がらずに割れます。そのような場合は、PETG、ABS、ナイロンが適しています。

PLAフィラメントの種類: PLA+、高速PLA、マット、シルク、充填材入り

• PLA+(強化PLA): 耐衝撃改質剤を加えたPLAです。もろさが抑えられていますが、「PLA+」は規格ではなく、配合はメーカーごとに異なります。
• 高速PLA: 高速プリンターで、ノズルをより速く流れるように調整したものです。
• マットPLAとシルクPLA: 添加剤で表面の光沢を変えたものです。
• 充填材入りPLA: ウッドPLAのように木質繊維を入れたもの、ブロンズPLAやメタリックPLAのように金属粉を入れたものがあります。
• アニーリング用PLA: 造形後にオーブンで加熱する前提の種類です。結晶化して耐熱性が上がりますが、収縮して変形することがあります。

こうした種類があるため、物性バーのばらつきが大きくなっています。範囲には、基本的なPLAから改質品までが含まれます。

PLAフィラメントの乾燥と保管

PLAは、ナイロンやPETGより湿気を吸いにくい素材ですが、時間がたつと吸湿し、糸引き、気泡、ざらついた表面として現れます。乾燥条件を示しているデータシートでは、50 °Cで6 hが目安です。これより高い温度にしてはいけません。スプールがガラス転移温度に近づき、フィラメント同士がくっつくおそれがあります。保管には、乾燥剤を入れた密閉袋で十分です。

PLAフィラメントの造形でよくあるトラブル

• 密閉型プリンターでの詰まり: 扉を閉めると熱がエクストルーダーに上がり、フィラメントが早い段階で軟化します。PLAはチャンバーを開けて造形してください。
• 部品間の糸引き: 温度が高すぎるか、フィラメントが湿っていることが多いです。数度下げるか、乾燥させてください。
• ゾウの足: 1層目がつぶれて広がる現象です。ベッド温度を範囲の下限寄りに下げてください。
• オーバーハングの垂れ: PLAにはパーツ冷却ファンの強い風が必要です。ファンを最大にしないと、ブリッジやオーバーハングが垂れ下がります。