タフレジン vs フレキシブルレジン:文書化された特性で選ぶ

要件を定めるための2つの文書化された例

Formlabsのページによると、Flexible 50Aは柔らかく半透明のエラストマーで、通常は柔らかいゴムやシリコーンで作られる部品の試作向けです。用途として、ウェアラブルストラップ、押し込み可能なボタン、ロボット用の柔軟な機構、伸縮性のある筐体やケース、軟組織の解剖模型、特殊効果用の小道具が挙げられています。FormlabsはこれをElastomeric(エラストマー)カテゴリーに分類しています。

Tough 1000のページでは、延性があり耐衝撃性の高い材料で、強度、剛性、靭性は高密度ポリエチレン(HDPE)に匹敵すると説明されており、Impact Resistant(耐衝撃)に分類されています。想定用途は、耐衝撃性のある治具・固定具、握りつぶせる試作品、ギアやボールジョイントなどの低摩擦アセンブリです。

要件を定めるには、パーツの形状、想定される変形、確認すべき荷重を記述し、正確な製品の対応する特性を探してください。試作用のストラップと治具を、同じマーケティング用語だけで仕様化することはできません。Formlabsが挙げる用途はそうした読み解きの出発点であり、実際に造形する形状を保証するものではありません。3Dプリンター用レジンのハブでは、他の文書化された配合にも検索を広げられます。

Shore硬度:製品名と実測値

Shore硬度は具体的なデータになりますが、製品名と実測値を分けて考えることが前提です。Flexible 50Aという製品名には50Aが含まれ、概要には50 Shore Aのデュロメーター硬度と記載され、宣伝文でもその数値が繰り返されています。しかし、同じページの材料特性表では、実測のShore硬度が55 Aと記載されています。どちらの記述もメーカーのページに並んで掲載されています。

この食い違いを自分で調整しようとしないでください。製品名はそのままにし、表の値は記載された試験片の条件とともに別に記録します。脚注によると、データはForm 3で100ミクロン、Flexible 50Aの設定とFlexible 50Aの後処理手順を用いて造形したパーツから得られたものです。薄い壁、異なる造形方向、異なる硬化条件では、別の値になる可能性があります。

確認したTough 1000の製品ページでは、掲載されている特性の中にShore値がありません。ただし、Formlabsがそれを一切測定していないということにはなりません。代わりに、引張・曲げデータ、ノッチ付きアイゾッド、ガードナー衝撃などの指標が記載されています。ある特性を別の特性で代用しないでください。硬度が重要な場合は、弾性率で代替できると考えず、正確な配合の硬度値を探してください。

伸びと引張データ:各数値はそのプロトコルとともに読む

破断伸びは、他の結果から切り離すと誤解されやすい値です。Flexible 50Aは160%、Tough 1000は180%と記載されています。これらの数値は、記載された条件下で試験片が破断するまでに伸びた割合を表すもので、パーツやレジンの柔らかさを順位付けするには不十分です。対応する応力や弾性率の測定値と合わせて読み、試験片の値を自分の形状に必要な力に置き換えないでください。

各ページには、いくつかの個別の結果が記載されています。Flexible 50Aは、最大引張強さ3.4 MPa、50%伸び時の応力0.9 MPa、100%伸び時1.7 MPaです。Tough 1000は、最大引張強さ26.3 MPa、引張弾性率932 MPa、曲げ強さ29 MPa、曲げ弾性率761 MPaです。FormlabsはTough 1000を延性があると説明していますが、これらの数値だけでは特定のパーツの変形や荷重はわかりません。引張強さ、特定の伸びにおける応力、曲げ特性は区別して扱ってください。

この2つのデータセットは同じ条件で得られたものではありません。Flexible 50Aの脚注は、Form 3で100ミクロンで造形したパーツを挙げています。Tough 1000の脚注は、Form 4で100ミクロンで造形し、Form Cure V2で70 °C・12分間二次硬化したパーツを挙げています。適用範囲を明記したうえで両方を並べることはできますが、管理された直接比較試験ではなく、順位付けの根拠にもなりません。

繰り返しサイクル、疲労、引裂:各ページが主張していること

Flexible 50Aのページには、引裂強度12.3 kN/m、70 °Cで22時間後の圧縮永久ひずみ3.1%が記載されており、パーツは繰り返し曲げ、伸ばし、圧縮しても裂けることなく、すぐに元の形に戻るとしています。これらはこの配合とその試験片に関するFormlabsの記述です。他の形状での復元性、シール性能、皮膚への接触を保証するものではありません。

Tough 1000について、ページには最大応力拡大係数1.94 MPa·m½、ノッチ付きアイゾッド72 J/m、そして23 °C、30°のたわみ、1 HzでのRoss屈曲疲労100,000サイクル超が記載されています。破壊仕事量は同じページ内で単位が矛盾しており、説明文とMechanical Propertiesのブロックでは3,200 J/m²、Tech Specsの行では3,200 J/mとなっています。この単位を自分で調整しないでください。値を省略するか、両方の表記を併記してください。Rossの条件はFormlabsの試験条件であり、お手元のヒンジの耐用寿命を保証するものではありません。

このページには、ガードナー衝撃に関する食い違いも2つあります。概要では128 in-lbとしていますが、Tech Specsでは1/32 in(0.97 mm)で13.1 J、比較表では1/32 in(0.8 mm)で13.1 J、つまり116 in-lbとしています。ページはin-lbの数値も、メートル法の厚さ表記も調整していません。黙って換算せず、元の記載ブロックをそのまま残してください。また、1/16 in(1.9 mm)で14.5 Jという値も記載されています。ノッチ付きアイゾッドは別の試験であり、ガードナーには換算できません。

後処理:各ページの説明どおりに洗浄、乾燥、硬化

どちらのページも同じ基本手順を説明しています。まず、イソプロピルアルコールまたはエーテル系の溶液でパーツを洗浄し、未硬化のレジンを除去します。次に二次硬化を行い、造形で始まった化学反応を完了させます。Formlabsは、エンジニアリング用および特殊用途のレジンが本来の強度と機能を発揮するには二次硬化が不可欠だと強調しています。洗浄設定はForm WashとForm Wash L向けに、硬化設定はForm Cure V1、V2、L V1、L V2向けに個別に公開されています。

Tough 1000について、Formlabsは最良の表面仕上げを得るため、洗浄後、手で扱う前に少なくとも30分間自然乾燥させることを推奨しています。この指示はTough 1000固有のものです。Flexible 50Aや他の配合については、この時間を当てはめるのではなく、該当する説明書を確認してください。

同様に、Form Cure V2で70 °C・12分というプロトコルは、Tough 1000の値が測定された条件です。普遍的なプロファイルではなく、別世代のForm Cureの設定でもありません。自分のパーツについては、お使いの機種向けに公開された設定に従ってください。作業の順序やまだべたつくパーツの扱い方については、レジンの後処理ガイドをご覧ください。

プリンターの互換性と選び方

互換性リストは重なっていますが、同一ではありません。Flexible 50Aの対応機種は、Form 4、Form 4B、Form 4L、Form 4BL、Form 3、Form 3L、Form 3B、Form 3BL、Form Studio 1で、ページに記載されたレジンタンクとビルドプラットフォームを使用し、最小積層厚さは100 µmです。Tough 1000の対応機種は、Form 4、Form 4B、Form 4L、Form 4BL、Form Studio 1で、Form 4 Resin Tank、Form 4L Resin Tank、またはForm Studio Resin Tank Proを使用します。したがって、Form 4とForm Studio 1は両方のリストに含まれています。正確なレジンについて、付属品と条件を確認してください。これらのページは他のSLAブランドについては記載していません。

この2つの例については、まず製品ページに記載された用途から始め、次に正確な配合に関する関連データを確認してください。Flexible 50Aはエラストマー系の試作向けとされ、そのページには硬度、引裂強度、記載された伸びにおける応力の実測値が掲載されています。Tough 1000は延性があり耐衝撃性の高い材料とされ、そのページには上記の注意点とともに引張データ、弾性率、アイゾッド、ガードナーが掲載されています。造形、二次硬化、パーツに求められる特性も一致している必要があります。この方法は、「フレキシブル」や「タフ」と表示されたすべてのレジンを順位付けするものではありません。

まだプリンターをお持ちでない場合は、光造形3Dプリンター購入ガイドとFormlabs Form 4のページで、材料を選ぶ前に互換性を確認できます。レジンタンク、レジン、洗浄・硬化機器まで含めた全体の予算を立てるには、初期費用計算ツールを使えばリストを正確に保てます。

出典と限界

• Flexible 50A Resin | Formlabs
• Tough 1000 Resin | Formlabs

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。