長良の落陽。

3Dプリンター-ABS樹脂の特徴と注意点

3Dプリンターの材料としてのABS樹脂

ABS樹脂は自動車、電化製品でよく使用される材料ですが、３Ｄプリンターの世界ではFDM(Fused Deposition Modeling)と呼ばれる造形方式で使用される材料として有名です。FDM方式は米国のStratasys社により開発された製法で、フィラメントと言われる糸状の熱可塑性樹脂を造形ヘッド内ヒータで溶かし積層していく造形方式です。1995年Stratasys社からABS樹脂フィラメントがリリースされ、パーツをABS樹脂で直接造形可能になり、形状確認やプレゼンテーションだけでなく、機能確認の用途でも３Dプリンターの利用が可能となりました。

ABS樹脂の特徴

ABS樹脂はアクリロニトリル(AN)、ブタジエンゴム(BD)、スチレン(ST)を原料としたスチレン系熱可塑性プラスチックで、それぞれの頭文字をとって名づけられています。AN、BD、STの成分比を変えることで多くの種類が製造可能でAN成分を多くすれば耐薬品性・強度・弾性率が高くなり、BD成分を多くすれば衝撃強度が向上し、ST成分を多くすれば成形性が良くなります。

　ABS樹脂のBD成分は衝撃強度を向上させる他に、次のような特徴をABS樹脂に与えています。ABS樹脂にめっきを施す技術は確立されており、金属の代替品としてもよく使用されていますが、クロム酸エッチング処理によってABS樹脂表面のBD成分を酸化・溶解し、樹脂表面に微細孔を形成させアンカー効果により高い密着性が得られるメリットがあります。一方でBD成分は二重結合を有するため、光、熱、オゾンにより酸化劣化を起こすことがあります。

そのため屋外での使用や、長期で熱に晒される雰囲気での使用では、塗装などの表面処理を施すか、BD成分の代わりにアクリルゴムを原料としてASA樹脂とすることでABS樹脂並の耐衝撃性を確保しつつ耐候性を高める方法が推奨されます。ASA樹脂は一部のFDMプリンターで造形材料として使用可能です。

------------------------------------------------------

skysmotor.comはステッピングモータブレーキとCNCステッピングモーターなどを販売している専門的なオンラインサプライヤーです。お客様に競争力のある価格、または効率的なサービスを提供しております。

PR

３Dプリンターで使われる材料

3Dプリンターで使うことができる材料が年々進化してきております。

現在販売されている家庭用の３Dプリンターで利用できる材料の主流は「ABS樹脂」と「PLA樹脂」です。しかし、最近では金属やカーボンなど強度のある材料でプリントできる家庭用３Dプリンターも出てきています。

このように強度のある材料をプリントできる装置が出てきたことから、一昔前は試作品の製作として利用が多かった３Dプリンターですが、実用品や最終製品として販売される目的で利用されるケースも増えてきています。

ウォーラーズ・アソシエイツのテリー・ウォーラーズ社長によると、「（米ボーイングと欧州エアバスの航空機大手２社を合わせると）３Ｄプリンターで印刷された数百個の部品が、すでに航空機に組み込まれて空を飛んでいる」というニュースも流れています。（日本経済新聞より）

１０年前では考えられないことであり、今後も益々３Dプリンターの技術は発展していくことでしょう。

業務用ではこのほかに金属やゴムをはじめとして、砂糖を材料にしてお菓子を作ることができる３Dプリンターやセラミックを印刷できる３Dプリンターまで出てきています。

家庭用３Dプリンターで使われる材料

ABS樹脂

　ABSはアクリロニトリル（Acrylonitrile）・ブタジエン（Butadiene）・スチレン（Styrene）の頭文字をとってABSといいます。表面光沢にすぐれており、また着色することができるためデザインを含む外観部品に適しています。また、比較的強度も高く粘りもあることから力が加わるものにも適用できます。（引張強度40MPa前後）

PLA樹脂

PLA樹脂は植物由来の成分（トウモロコシ、ビート、イモ類、サトウキビ等）で出来ているため、プリント中は樹脂独特の嫌な臭いを発しません。プリントするときの樹脂温度はABSより低いため高温に弱いです。そのため弾力性がなく固いといった特徴があります。固いためサンドペーパやヤスリ等で表面がけをするのが難しく、塗料もなじみにくいです。材料が固くねばり強いことから大型の造形物を作るのに適していると言われています。

----------------------------------------------------------------

skysmotor.comはユニポーラステッピングモータと遊星ギアボックスモータなどを販売している専門的なオンラインサプライヤーです。お客様に競争力のある価格、または効率的なサービスを提供しております。

サーボモータが動く仕組みは？フィードバック信号とは何か？

サーボモータは正確かつ素早く回転する機械ですが、モータ単体だけでは何もできません。モータを動かすためには、司令塔の役割を果たす「プログラマブルコントローラ（PLC）」と、実際にサーボモータを動かす「サーボアンプ」（ドライバ）が基本的には必要です。サーボアンプは、容量ごとに異なるサーボモータの性能を最大限に発揮できるようにチューニングされているため、メーカーによって両者がセットで販売されることが一般的です。

では、具体的にサーボモータは、どのような仕組みで動くのでしょうか？

まず、司令塔であるプログラマブルコントローラから、サーボモータをどう動かすべきか「位置/速度/回転力」についての目標値が出されます。位置なら、ある目標値でピタリと止められます。速度なら、低速から高速まで、一気に目標速度まで加速することが可能です。回転力については、サーボモータにかかる力（負荷）が急に変化しても目標の回転力を維持できます。

このようなプログラマブルコントローラからの目標値を受けるのが「サーボアンプ」です。サーボアンプは、サーボモータが目標値どおりに動くために必要な出力（電力）を供給します。ただし、本当にサーボモータが指令どおりに動いたかどうかは分かりません。そこで、前述のエンコーダが実際のサーボモータの回転位置や速度を検出し、その電気信号をサーボアンプに返します。

この信号のことを「フィードバック信号」（feedback）と呼びます。図の矢印のように、エンコーダがサーボモータからの信号を摂取し（feed）、それをサーボアンプ側に戻すわけです（back）。そして、プログラマブルコントローラから出された目標値とフィードバック信号を比較して、その誤差がゼロに近づくように、サーボモータの出力をうまくコントロールしていくわけです。

このような制御は、フィードバック信号がサーボアンプ側に戻され、閉じられたループを構成するため、「クローズド・ループ制御」と呼ばれています。サーボモータの最大のメリットである正確な位置/速度/回転力は、このクローズド・ループ制御によって生み出されるのです。

---------------------------------------------------------------------------

skysmotor.comはクローズドループステッピングモータとバイポーラステッピングモータなどを販売している専門的なオンラインサプライヤーです。お客様に競争力のある価格、または効率的なサービスを提供しております。

3Dプリンターで何ができる？

3Dプリンターは業務用3Dプリンターを含めると、様々な造形方法が存在します。一般的な家庭用3Dプリンターでは「熱溶解積層方式」と「光造形方式」の2種類が一般的です。しかし、業務用の3Dプリンターでは高精度を求めた造形方式を採用しています。そこで今回は、家庭用3Dプリンターができる4つの活用法と、業務用３Dプリンターができる3つの用途を紹介します。3Dプリンターを利用することで、私たちの生活にどのような彩を与えてくれるのでしょうか。

家庭用3Dプリンターでできること

家庭用3Dプリンターと、業務用3Dプリンターでは用途が大きく異なるケースがあります。そこで、家庭用プリンターと業務用3Dプリンターそれぞれの主な用途を紹介します。

家庭用プリンターの主な用途

業務用3Dプリンターの活用法を理解するには、家庭用3Dプリンターの用途を把握する必要がありそうです。家庭用プリンターを購入する目的はそれぞれ異なりますが、主に以下の目的で購入する方が多いようです。

・子供の学習目的

・ハンドメイド製品制作

・CADのテストプリント

・3Dプリンターの理解を深めるため

家庭用3Dプリンターでも、本格的な造形物を制作することが可能ですが、主に、簡単な構造物の制作や、お子さんの学習理解を深めるために利用している方が多いようです。家庭用3Dプリンターで「CADの概念」を理解して、設計などの仕事に就く方も年々増加しているようです。

業務用3Dプリンターの主な用途

業務用3Dプリンターの造形方式は家庭用3Dプリンターの造形方式よりも多く存在しています。以下に業務用3Dプリンターの用途と造形方式を示します。

業務用3Dプリンターの用途

・機械部品の制作

・歯科モデルの制作

・建築モデルの制作

造形方針種類

・熱溶解積層方式

・光造形方式

・材料噴射

・粉末床溶融結合方式

・結合剤噴射

業務用のプリンターでは主に以上で挙げた方式でプリントアウトします。以上で挙げた方式では具体的に、どのような活用事例があるのでしょうか。

-----------------------------------------------------------

skysmotor.comはNema 17ステッピングモーターとギヤードモータなどを販売している専門的なオンラインサプライヤーです。お客様に競争力のある価格、または効率的なサービスを提供しております。

制御用モーターで決まる制御方法

制御用に使用されているモーターは、ＤＣモーターやステッピングモーターとＡＣサーボモーターになります。

ここでは、ステッピングモーターとＡＣサーボーモーターについてご説明させていただきます。

制御用モーターの種類で

ステッピングモーターやＡＣサーボモーターの構造の違いから制御の方法も違います。

ステッピングモーターがオープンループ制御で、

ＡＣサーボモーターがクローズドループ制御に大きくわかれます。

クローズドループ制御は、フィードバック制御とも云います。

サーボとは、主人に仕えると云う意味があります。

会社でよく仕事ができる人と同じです。

指示がでて進捗状況を随時報告して状況により修正して目標に到達します。

一方的に仕事をしていては、例え仕事ができたとしてもなにがなんだかわかりませんね。

オープンループ制御

ステッピングモーターの構造から、パルスを与えて回転状態が決まってきます。

パルスで指令した応答に対してオープンなのでオープンループ制御と云います。

モーターが回転している状態を把握していないので、極端に云えば本当にモーターが回っているかどうかわかりません。

クローズドループ制御　

オープンループ制御に対して、クローズドループ制御は、パルスで指令した応答に対してクローズでモーターの回転を検出してフィードバックして制御します。

すなわち、パルスを指令してモーターが回転したことを把握して次々に指令を出していきます。