木質フィラメントの3Dプリント:見た目、ノズルの摩耗、仕上げ、機械的な限界

木質フィラメントの2つの種類と、その違いが重要な理由

スプールに書かれた「wood」という言葉は、まったく異なる2種類の製品を指します。1つ目は本物の木粉を充填したPLAです。Prusaのドキュメントによると、Prusament Woodfillは木材産業の製造廃材から得たリンデンを使用しています。この粒子が、フィラメントの色、香り、手触りを生み出します。同時に、ノズルや押し出しに固有の癖を持つ別種の材料にもなります。

2つ目は、木粉をまったく使わずに木を再現する発泡PLAです。Polymakerの製品ページには、Wood PLAは特殊な発泡技術を用いて完全にPLAのみで作られ、密度と見た目が木に一致すると記載されています。また、同社の軽量PLAと同じ製品で、色が木色になっているだけだとも述べています。粒子が入っていないので、ノズルを詰まらせるものはありません。

購入前にデータシートを読んでください。木粉入りフィラメントは、表面や木目が製材に近い仕上がりになります。発泡PLAは、改造なしのエントリーモデルのプリンターでも扱いやすい素材です。どちらの場合も、ベースのポリマーはPLAなので、その長所と短所を受け継ぎます。

木質フィラメントの造形物の実際の見た目と手触り

木質フィラメントで造形すると、標準的なPLAの光沢とはまったく異なる、マットでややざらついた表面になります。Prusaは、Woodfillを「見た目も匂いも手触りも木のようで、叩くと音まで少し木に似ているかもしれない」素材と説明しています。モデルによっては、特にサンディングと着色を行うと、無垢材に驚くほど近い仕上がりになります。一方で、パーティクルボードのように見えるものもあります。

積層痕は残りますが、質感に溶け込みます。マットな仕上がりは表面の細かな欠点を隠してくれます。これは、Prusaが用途として挙げる花瓶、プランター、インテリア小物にとって大きな魅力です。Polymakerの発泡Wood PLAも同様の効果を狙っています。製品ページのお客様の声では、本物の木目というよりも段ボールや砂岩に近い仕上がりだが、ステインがよくなじむと評されています。

色は木の種類と充填率によって決まるため、ブランドごとに異なります。多くのメーカーは、木材系フィラメントではよく知られた手法として、ノズル温度を上げ下げして色調を濃くしたり薄くしたりもします。結果はスプールや使用するプリンターによって変わるため、まずテストピースで試してください。

ノズル径、ノズルの摩耗、造形温度

最初に誰もが気にするのがノズル径です。Prusaのドキュメントによると、木粉入りフィラメントの多くは、最良の結果を得るために0.6 mm以上のノズルが必要です。細かい粒子が小さな孔でかたまり、やがて詰まらせてしまうためです。Prusaは、自社のWoodfillは標準の0.4 mm真鍮ノズルで問題なく造形できるとしているので、ハードウェアを交換する前にスプールのデータシートを確認してください。

摩耗に関しては、木粉の粒子はカーボンファイバーやガラス入りフィラメントよりもはるかに研磨性が低いとされています。真鍮ノズルでも耐えられるため、Prusaも真鍮ノズルを推奨できるのです。実際のリスクは摩耗ではなく詰まりです。フィラメントが加熱されたまま動かずにいると、粒子が溜まったり焦げたりします。加熱したノズルで長時間停止するのを避け、造形後にパージしてください。直径や材質の詳細は3Dプリンターのノズルのガイドで解説しています。

温度について、Prusaは Woodfill のノズル温度を195 ± 10 °C、ベッド温度を60 ± 10 °Cとしており、特別なホットエンドもエンクロージャーも不要です。PolymakerはWood PLAについて、190〜210 °C、ベッド30〜50 °C、造形速度25〜60 mm/s、パーツ冷却ファンを使用と記載しています。

ベッド密着性、乾燥、糸引き

PrusaはWoodfillにサテンシートを推奨しています。スムースPEIシートも使えますが、素のスムースPEIには非常に強く接着するため、スティックのりなどの剥離層が必要です。Prusaは、密着性が低くなりすぎるおそれがあるとして、テクスチャードシートの使用を推奨していません。どの面を使う場合でも、できればベッドが冷えているうちに、無香料のペーパータオルにイソプロピルアルコールを含ませて拭いてください。

乾燥の要否は製品によって異なります。Prusaによると、Woodfillは造形前の乾燥が不要です。Polymakerは55 °Cで6時間の乾燥を挙げていますが、材料が吸湿している場合に限ります。数か月開封したまま置いたスプールは乾燥の対象です。ノズルからパチパチという音がする、細かい気泡が出る、表面がいつもよりざらつくといった症状が目安です。

ある程度の糸引きは覚悟してください。Polymakerは、Wood PLAは最適な設定でも毛羽立ちやすいと率直に述べています。推奨は190 °C、50 mm/s、コースティング約0.5 mm、ワイプ1 mmで、特にコースティングとワイプが効果的です。記載されているリトラクションは、ダイレクトドライブが3 mm、40 mm/s、ボーデンが6 mm、60 mm/sです。調整方法はリトラクション設定のガイドで解説しています。

仕上げ:水研ぎ、ステイン、塗装

木質フィラメントの真価が発揮されるのは仕上げの工程です。Prusaは水研ぎを推奨しています。乾式のサンディングでは摩擦熱が発生し、プラスチックが局所的に溶けて、紙やすりが目詰まりします。少量の水があれば全体が冷えたまま、滑らかで柔らかな表面に仕上がります。まず中目で積層痕を削り、その後細目に移ります。

木粉の含有量が多いため、造形物は未塗装の木材と同じように木材用ステインで着色できます。Prusaはこれを、本物の木と見分けがつきにくいヴィンテージ調に仕上げる方法として紹介しています。ステインを布で塗り、染み込ませてから余分を拭き取ります。サンディングした部分としていない部分では染み込み方が異なるため、自然な濃淡のムラが生まれます。最後にマットなクリアコートかペーストワックスで仕上げます。

発泡Wood PLAもステインで着色でき、Polymakerは本物の木のように見せるためのチュートリアルへのリンクを案内しています。残った糸状のものには、メーカーはヒートガンをさっと当てるか、カミソリの刃で削り取ることを勧めています。熱は控えめに。これもPLAであり、低い温度で軟化します。

機械的・熱的な限界:装飾向けで、実用向けではない

木は樹脂を補強しません。粒子はPLAのマトリックスを分断し、発泡PLAは小さな空隙だらけです。いずれにせよ、同じブランドの中実のPLAより弱くなります。Prusaは Woodfill を植木鉢、花瓶、装飾品向けとしており、機能部品向けとはしていません。

PolymakerのWood PLAデータシートには、インフィル100パーセントの試験片で測定した具体的な数値が記載されています。引張強度は層を横切る方向で24.4 MPa、層間で20.8 MPaです。破断伸びはZ方向で8.8パーセントから2パーセントに低下し、積層方向に脆いことを意味します。ノッチ付きシャルピー衝撃強さは2.4 kJ/m²です。向きの悪い角に鋭い衝撃が加われば、割れてしまうことがあります。

熱はもう一つの明確な限界です。Polymakerはガラス転移温度59 °C、熱変形温度は0.45 MPaで54 °C、1.8 MPaで50 °Cとしています。夏の車のダッシュボードに置いたパーツは変形します。荷重がかかるものや熱源の近くで使うものには、PETG、ナイロン、または強化PLAを検討してください。木質フィラメントは食品に触れる用途にも向きません。Polymakerはこの点についてのデータはないとしています。

出典と限界

• Prusament — Woodfill
• Polymaker — Wood PLA(本物の木質繊維フィラメント)

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。