3Dプリンター用フィラメントの種類:完全ガイド

フィラメントのファミリーを整理して理解する

フィラメント選びは、色やブランドだけの問題ではありません。素材の系統ごとに、必要な機械の条件、造形の難易度、最適な用途が異なります。Prusaのドキュメントによると、その違いは、パーツが完成した後の冷却、湿気、機械的応力に対する挙動が大きく異なることに由来します。

メーカーのデータシートでは、3つの基準が繰り返し登場します。完成したパーツの用途、機械の条件（エンクロージャー、硬化ノズル、乾燥）、そして初心者にとって素材がどれだけ扱いやすいかです。以下の表は、最も一般的な系統について、この3つの基準をまとめたもので、その後にそれぞれを詳しく説明し、専用のガイドも用意しています。以下の系統のどれも、他より普遍的に優れているわけではありません。それぞれが、造形のしやすさと引き換えに、特定の機械的または視覚的な特性を得ており、適切な選択は、目の前のパーツによって決まります。

PLAとPETG：日常的な組み合わせ

Prusaのドキュメントによると、PLAは最も扱いやすい素材です。ベッド温度が低く、エンクロージャーが不要で、設定の不完全さをある程度許容してくれるため、ほぼすべてのFDMプリンターで標準の最初のフィラメントになっています。

PETGは、一般的な2番目のフィラメントです。Prusaのドキュメントでは、運用コストが安く、PLAより靭性と耐熱性が高いとされています。その代わりに糸引きがやや起こりやすいですが、適切なリトラクション設定で通常は解消できます。PLAとPETGの比較では、特定のパーツ向けの選び方をさらに詳しく解説しています。2つの間では、扱いやすさと寸法精度ではたいていPLAが勝り、パーツにある程度の機械的応力がかかる場合や屋外の湿気にさらされる場合は、PETGが勝ります。

TPU：柔軟なファミリー

Prusaのドキュメントによると、TPUのショアA硬度の範囲は、ゴムのような素材からより硬いフィラメントまで幅があり、市販のスプールのほとんどは85Aから100Aの間にあります。数値が低いほど素材は柔らかく、独自の速度とリトラクションの設定がより必要になります。

フィラメントの経路を短くし、できればダイレクトドライブにすると、柔軟な素材が起こしやすい詰まりを減らせます。Prusaのドキュメントは、押し出しを制御下に保つために、PLAやPETGと比べて造形速度を大幅に落とすことを推奨しています。

ABSとASA：エンクロージャーを求めるファミリー

ABSとASAは、冷えるときに大きく収縮するため別格で、Prusaによると、オープンフレーム型プリンターでは反りが生じる危険があることが記録されています。専用ガイドでは、ベッドの設定、換気、そしてこの2つの素材に向く密閉型プリンターを取り上げています。

これらのフィラメントは、エンクロージャー、換気、乾燥の組み合わせが必要なため、最初の造形に使われることはまれで、主に機能部品や、ASAの場合は屋外用のパーツに使われます。

ナイロンとPC：エンジニアリング系のファミリー

ナイロン（PA）とポリカーボネート（PC）は、機械的または熱的な負荷が高いパーツを対象としています。ギア、繰り返し曲げられるヒンジ、実際に熱にさらされる部品などです。Prusaのエンクロージャーガイドは、ABS、ASA、PPとともに、この両方の素材を、反りを抑えるためにエンクロージャーが必要なものにまとめています。

ナイロンは特に湿気に敏感でもあります。Prusaのドキュメントは、湿ったスプールは気泡や不均一な表面の原因になるため、造形前に90 °C（194 °F）以下で少なくとも4時間乾燥させることを推奨しています。どちらの素材も、すでにプリンターの微調整に慣れているユーザーに最も向いています。

PVAとBVOH：水溶性サポート

PVAとBVOHは構造材ではなく、一時的なサポート材です。Prusaのドキュメントによると、マルチマテリアルの構成でメインのフィラメントと一緒に造形され、造形後に水に溶けるため、跡を残さずに支えることが不可能なオーバーハングをきれいにできます。

どちらのフィラメントも、湿気を素早く吸収するため、密閉した箱で保管する必要があります。Prusaのドキュメントによると、BVOHは標準のPVAより造形がきれいですが、コストは高く、完全に溶けるまでには水温によって数時間かかることがあります。

フィラメント径：なぜ1.75 mmが標準になったのか

フィラメント市場で実際に使われている一般的な直径は、1.75 mmと2.85 mm（ときに「3 mm」と丸められます）の2つだけです。Prusaの用語集によると、1.75 mmのサイズが世界で最も一般的で、Original PrusaのFFFプリンターはすべてこのサイズ用に設定されて出荷されます。2.85 mmは少数派の規格で、主に旧式のボーデン式エクストルーダーや一部の産業用機械に関連しています。

直径は、ホッパーとの適合性だけの問題ではありません。長さ方向に太さがばらつくスプールは、素材の化学的性質にかかわらず、ファームウェアが想定する流量を狂わせ、他のすべての設定が正しくても、不均一な押し出しとして現れることがあります。特定の造形温度プロファイルに合わせてすでに調整済みのプリンターにスプールをセットする前に、推奨される保管湿度や定格の直径公差とあわせて、そのスプールのデータシートで確認する価値があります。

乾燥保管かオーブンか：湿気への2つの異なる対処法

多くのメーカー（作り手）は、湿気に関する2つの別々の作業を混同しています。スプールをそもそも乾燥した状態に保つことと、すでに水分を吸ったスプールを乾燥させることです。Prusaの密閉保管ボックス（ドライボックス）に関するドキュメントによると、乾燥剤入りのドライボックスは造形中の湿気の吸収を遅らせますが、すでに湿っているフィラメントを乾燥させるものではありません。びしょ濡れのスプールは、まず適切な乾燥用オーブンで乾かしてから、ボックスに戻す必要があります。

この区別は、ナイロンやPVAだけでなく、上で取り上げたすべての系統に当てはまります。同じドキュメントは、PEEK、PEKK、PSUのような吸湿性の高いエンジニアリングポリマーについても指摘しており、これらは、棚に置いたPLAやPETGのスプールよりも、さらに密閉性の高い保管環境が必要です。フィラメントドライヤーの専用ガイドでは、ドライボックスのように今後の湿気の吸収を遅らせるだけでなく、すでにスプールが湿ってしまった場合のオーブン設定と乾燥時間を、素材ごとに順を追って解説しています。

複合材料：カーボンファイバー、木材、金属充填

複合フィラメントは、PLA、PETG、ナイロン、PCのベースにフィラーを加えたものです。剛性のためのカーボンファイバー、見た目が主目的の木や金属の粒子などがあります。Polymakerのカーボンファイバー入りフィラメントの技術データシートは、フィラーが標準の真鍮に対して研磨性があるため、硬化ノズルを必要としています。

カーボンファイバーによる剛性の向上が、あらゆる方向でパーツを自動的に強くするわけではありません。ベース素材、造形の向き、インフィルも同じくらい重要です。研磨性のある複合素材を定期的に造形する場合は、現実的なスタート予算に、より頻繁なノズル交換も織り込むべきです。摩耗した真鍮ノズルは、完全に壊れるずっと前から造形品質を低下させるためです。

出典と限界

• Prusa Knowledge Base — PETGについて
• Prusa Knowledge Base — 柔軟な材料（TPU）
• Prusa Knowledge Base — ポリアミド（ナイロン）
• Prusa Knowledge Base — 水溶性（PVA／BVOH）
• Prusa Knowledge Base — エンクロージャーのガイド
• Polymaker Wiki — Fiberon PA6-CF20 技術データシート
• Prusa Knowledge Base — 用語集：1.75 mm
• Prusa Knowledge Base — Prusa USSドライボックス

当サイトはメーカーとコミュニティの資料を整理したもので、これらの製品を自分たちで実測したわけではありません。お使いの機種の取扱説明書が、一般的なガイダンスより優先されます。