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技術レポート

カーボンファイバー入りフィラメントで高強度を実現!強化繊維複合フィラメントで実用パーツを作成

カーボンファイバー入りフィラメントで高強度を実現!強化繊維複合フィラメントで実用パーツを作成

3Dプリンターを使用していると「より強いパーツを作りたい」「より実用的なパーツを作りたい」といった要望が出てきたり、強度が足らず3Dプリンターでの作成を諦めてしまった経験などは無いでしょうか?

そのような経験がある方にオススメしたいのが強化繊維複合フィラメントです。

既にRaise3D Pro3 HSシリーズやE3をお持ちの方はフィラメントとオプションパーツを購入することで強化繊維複合フィラメントを使用することができます!

強化繊維複合フィラメントとは?

強化繊維複合フィラメントは、単なるプラスチックではありません。

ベースとなる樹脂(PA/ナイロン、PETG、ABSなど)の中に、「チョップドファイバー」と呼ばれる細かく裁断された繊維材料(カーボンファイバーやグラスファイバー)が一定の割合で混ぜられています。


では繊維材料が混ぜられることでどのような効果があるのでしょうか?

メリット

  • 強度の向上 
    繊維が「骨組み」の役割を果たすため、曲げに対する強さが高まります。ドローンアームやロボットの治具など、たわみを嫌う部品に最適です。

  • 熱収縮の抑制(反り防止)
     ABSやPAなどのフィラメントは、冷えて固まる際に収縮します。それにより反りと呼ばれる症状が発生しプレートから造形物が剥がれるというトラブルが発生します。
    ですが、繊維材料がストッパーとなって収縮を抑えます。これにより、本来は反りやすい素材でも、大きな造形物を反り無く安定して出力できます。

  • 積層痕の仕上がり 
    繊維が混ざることで表面がマット(艶消し)な質感になり、積層痕が目立ちにくくなります。プロトタイプをクライアントに見せる際や、最終製品としてそのまま使う際にも見劣りしません。

デメリット

  • ノズルの摩耗
     強化繊維は非常に硬いため、真鍮(しんちゅう)製の標準ノズルを内側から削り取ってしまいます。わずか数百グラムの印刷でノズル径が広がることも珍しくありません。
    そのため強化繊維複合フィラメントを使用する場合は摩耗対策がされた専用のノズルを使用する必要があります。

  • フィラメントが折れやすい  
    樹脂の中に硬い繊維が入っているため、フィラメント自体に柔軟性がなく、急な角度で曲げると「ポキッ」と折れます。フィラメントの開封時やロード時など、取り回しに注意が必要です。

  • 層間接着性の低下 
    繊維が水平方向(ノズルの動き)に並ぶため、水平方向の強度は極めて高くなりますが、層間の接着度は樹脂単体よりも低下する傾向があります。Z軸方向の引っ張りや非常に薄い形状を作成する場合には注意が必要です。

Raise3Dで使用できるフィラメントをいくつかご紹介

Raise3Dでは様々な強化繊維フィラメントを使用することができます。

その中でも扱いやすいフィラメントをいくつかご紹介します。

ベース樹脂

強化繊維

向いている用途

Raise3D HyperCore ABS CF15

カーボン

癖がなくとにかく扱いやすいです。まずはこれを試すのがオススメ。

ABSでは反ってしまう大きさのパーツも反りなく造形することができるので、強度目的で無く、ABSで大きい物を造形する際にオススメ。

Raise3D HyperCore PPA CF25

カーボン

ナイロン系の特性が欲しい方はこのフィラメント。吸湿しやすい材料のため保管時は注意が必要です。

グラスファイバー入りの物もございます。

Raise3D Hyper Speed PET CF

カーボン

強化繊維複合フィラメントながら造形速度200mm/sといった高速造形に対応しているフィラメント

大型のパーツを早く作りたい方にオススメ。

Raise3D Industrial PPS CF 

カーボン

ポリフェニレンサルファイドと呼ばれるスーパーエンジニアリングプラスチックがベースのフィラメント

非常に優れた耐熱性(260℃)と各種酸・アルカリ・有機溶剤による腐食に対する化学的安定性が特徴

※対応機種はこちら↓

Raise3D Pro3 HSシリーズ
Raise3D E3シリーズ

強化繊維複合フィラメントを使うことで「ただの試作機」だった3Dプリンターは「強力な製造マシン」へと進化し、より強度が必要な製品や治具といった実用パーツを手軽に作成することができます!

質感などを確認できるサンプル等もお渡ししていますので、まずはお気軽にお問合せください!

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