アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ABS）とポリカーボネート（PC）は、技術・工業分野の3Dプリントで活躍する2種類の高性能フィラメントです。
これらの材料は、強度、耐久性、耐熱性に優れていることで知られており、機械部品、テストモデル、プロトタイプ、さらには照明器具などの高性能用途に適しています。
しかし、ABSとPCはいずれも、特にビルドプレートへの密着、反り、層間剥離などのプリント上の課題があります。これらの問題に対処するため、多くのメーカーは、ビルドプレートへの接着剤の使用や密閉型プリンターの使用を推奨しています。また、最適な結果を得るために、メーカーによっては温度管理されたプリント環境を推奨しています。
ABSとPCには共通点がある一方、それぞれ独自の特性を備えています。ABSは耐衝撃性とコストパフォーマンスが評価されているのに対し、PCは優れた強度と透明性を備えています。
この記事では、ABSとPCフィラメントの特性、メリット、制約を比較し、それぞれの3Dプリントプロジェクトに最適な材料を選ぶためのポイントを紹介します。
また、吸湿性についても取り上げ、水分の吸収とその影響について解説します。
これらの情報は、主に各メーカーのデータシートに基づいており、それぞれのフィラメントの特性と適した用途を明らかにします。
強度
衝撃強度は、材料が突然加わる力からエネルギーを吸収する能力を示すもので、衝撃を受ける用途において、ひび割れや破損を防ぐうえで重要です。
PCは耐衝撃性に優れていることで知られていますが、UltiMakerとPolymakerのデータシートによると、ABSは衝撃強度においてわずかに優位性があります。
（対象製品：PolyLite ABS、PolyMax PC、UltiMaker ABSシリーズ、PC）
PolyMax PCは、より高い耐衝撃性を備えた独自の製品シリーズであるため、PolyLite ABSよりもやや優れています。
しかし、PolyLite PCとPolyLite ABSを比較した場合、従来の性能差の傾向が見られます。
この特性により、ABSは突然の衝撃に耐える必要がある用途に適していますが、PCも十分に優れた選択肢です。
耐熱性
熱変形温度（HDT）は、高温下で所定の荷重がかかった際に、材料が変形にどれだけ耐えられるかを示す重要な指標です。
UltiMaker Sシリーズの材料データによると、ABSの耐熱性は87°Cで、中程度の温度環境での用途に適しています。
PCはこの点でABSを上回り、耐熱性は111°Cです。生産ラインや加熱環境で使用される部品など、より高い熱ストレスにさらされる部品に適しています。
ガラス転移温度（Tg）は、材料が硬くガラス状の状態から、より柔らかく柔軟な状態へと変化する温度を示します。
前述のデータシートによると、ABSのTgは100.5°Cで、PCのTgである107.7°Cをやや下回っています。
Tgの差は小さいものの、PCのより高い温度閾値は、高温環境での優れた性能を裏付けています。
総合的に見ると、PCはABSよりも優れた耐熱性を備えています。
HDTとTgがより高いため、熱安定性と耐熱変形性が求められる用途において、より信頼性の高い選択肢となります。
ABSも中程度の熱には耐えられますが、高温環境での使用にはあまり適していません。
吸湿性
吸湿性は、押出の安定性、層間密着性、全体的な表面仕上がりに影響するため、吸湿性のあるフィラメントは適切に保管することが重要です。
ABSの吸湿性は中程度であるため、保管に関する要求はそれほど厳しくありません。
乾燥剤を入れた密閉袋や容器に保管するなどの一般的な対策で、通常は長期間にわたってプリント品質を維持できます。
一方、PCは吸湿性が非常に高く、慎重な取り扱いが必要です。
吸湿を防ぐため、乾燥剤を入れた密閉容器に保管する必要があります。
湿気の多い環境にさらされた場合は、最適なプリント性能を取り戻し、気泡や層間密着性の低下などの欠陥を防ぐために、メーカーの指示に従ってフィラメントを乾燥させてください。
3Dプリントに使用できる材料の中で特に扱いが難しいものではありませんが、ABSとPCで高品質な部品を製造するには、工程をスムーズに進めるための特定の手順が必要です。
各メーカーは自社製品に適した具体的な設定を案内していますが、ここではプリントを行う際の参考となる設定とヒントを紹介します。
ノズル温度
ABSは220～270°Cの温度で最も良好にプリントできる一方、PCは最適な押出と密着を実現するために、250～280°Cというより高い温度範囲が必要です。
ノズルの材質については、一般的な真鍮ノズルを含め、基本的にどの材質でも使用できます。
ただし、これは複合材料には当てはまりません。炭素繊維などを配合した材料は、より高いプリント温度が必要になったり、より高い耐摩耗性が求められたりするためです。
ヒートベッド
ABSの場合、反りを抑えるため、ヒートベッドの温度を90～110°Cに保つ必要があります。
PCも安定した密着性と層の位置合わせを実現するため、90～105°Cという同程度の温度範囲が必要です。
密着性
ガラス面など、使用するヒートベッドの表面の種類によっては、ABSやPCをしっかりと密着させるために接着剤が必要です。
一方、PEIテクスチャードプレートなどの表面は、適切に清掃し、チャンバーを最適な温度に加熱すれば、プリント物を所定の位置に固定できます。
エンクロージャー
ABSのプリントでは、エンクロージャーが非常に役立ちます。温度変化による変形を防ぐ効果があるためです。
PCの場合、特に大型のプリント物では、層間剥離を防ぎ、安定した結果を得るためにエンクロージャーが重要です。
ただし、プリンターの電子部品が冷却されるようにするか、エンクロージャーの外側に配置されていることを確認してください。
また、プリントを開始する前にチャンバー内を加熱しておきましょう。特にPCでは重要です。
冷却
ABSとPCのどちらも、冷却ファンはオフにする必要があります。
これにより、不均一な冷却を最小限に抑え、層間剥離やひび割れなどの問題を防ぎます。
ただし、チャンバー温度を高め（例えば50～60°C）に設定する場合、パーツ冷却ファンを約40%の速度で動作させると、ブリッジ部分などの処理に役立ちます。これらの部分は、冷却ファンを使用しないと垂れ下がったり、プリント不良が発生したりする可能性があります。
後処理
ABSはアセトンで表面を平滑化でき、光沢のある仕上がりになると同時に、部品の強度を高めることもできます。
PCもアセトンとの相性はありますが、PC製の部品をこの方法で平滑化することは一般的ではありません。
PCのプリント物の後処理には、研磨やポリッシングが一般的に用いられます。また、最適な機械的特性を得るために、アニール処理（焼きなまし）を推奨する意見も多くあります。必ずメーカーの推奨事項を確認してください。
フィラメント
多くのメーカーがABSとPCを提供しています。ここでは、趣味で使用する方からプロフェッショナルまで、さまざまな予算や用途に対応できるよう、人気ブランドから各材料3種類ずつを厳選して紹介します。
Polymaker PolyLite ABS
日常的な3Dプリントのニーズに応えるために設計された、コストパフォーマンスに優れた信頼性の高いフィラメントです。
Polymaker製のこの材料は、データシートによると、強度と耐久性に優れた性能を備えており、機能性プロトタイプ、機械部品、汎用用途に適しています。
PolyLite ABSは、良好な層間密着性で知られており、初心者からプロフェッショナルまで幅広く使用できます。
Bambu Lab ABS
Bambu LabのABSは、プロトタイピングに最適な選択肢であり、丈夫で耐久性に優れた、信頼性の高いプリント物を実現します。
メーカーによると、反りを最小限に抑え、良好な層間密着性を確保できるように配合されており、機能性プロトタイプや複雑な設計の造形に適しています。
UltiMaker ABS
UltiMakerのABSは、高品質な仕上がり、反りの少なさ、優れた層間密着性を備えた高品質フィラメントです。
プロフェッショナル用途向けに設計されており、耐久性のあるプロトタイプ、機能部品、エンジニアリングモデルの製作において、信頼性の高い性能を発揮します。
UltiMakerによると、最適化された配合により、要求の厳しい用途にも適しており、安定した精密なプリント結果を実現します。
Polymaker PolyMax PC
優れた総合性能を備えた、コストパフォーマンスの高いポリカーボネートフィラメントです。
メーカーによると、優れた強度、耐久性、耐熱性を兼ね備えており、機能性プロトタイプ、機械部品、エンジニアリング用途に幅広く使用できます。
PolyLite PCと比較して、PolyMax PCはより高い耐衝撃性を備えています。
Bambu Lab PC
Bambu LabのPCは、優れた強度と高い耐熱性を備えており、機能部品やエンジニアリング用プロトタイプなど、要求の厳しい用途に最適です。
扱いやすい配合により、簡単にプリントでき、反りを最小限に抑えながら、信頼性の高い精密な造形結果を実現します。
Bambu Labによると、プロフェッショナルからホビーユーザーまで幅広く適しています。
UltiMaker PC
UltiMakerのPCシリーズは、高性能フィラメントであり、強度に優れ、110°Cまでの高温にさらされても寸法安定性を維持できることで知られています。
メーカーによると、このポリカーボネートフィラメントはプロフェッショナル用途向けに設計されており、耐久性と耐熱性に優れた部品の製造に適しています。そのため、要求の厳しいエンジニアリング用途に最適です。
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