ABS素材は、様々な業界で最初に使用されたプラスチックの一つです。その特性と特徴から、この素材はラピッドプロトタイピングによく使用されます。例えば、その低コストと機械的特性は、耐久性のある部品の製造に広く利用されています。
ABS樹脂をラピッドプロトタイピングに使用するのは、それほど簡単ではありません。この素材には様々な種類があり、それぞれに独自の特性があります。この記事は、ABS樹脂のガイドとして、ラピッドプロトタイピングにABS樹脂を簡単に使用するための手助けとなります。ここでは、ABS樹脂によるモデリングについて詳しく説明します。具体的には、ABS樹脂の特性、様々な種類のABS樹脂、ABS樹脂の用途、そしてABS樹脂を用いたラピッドプロトタイピングに関するその他の情報について説明します。
目次
ABS素材とは何ですか？
ABSはアクリロニトリル・ブタジエン・スチレンの略称です。強度と耐破損性に優れた熱可塑性非晶質ポリマーで、スチレン、ブタジエン、アクリロニトリルの3つの成分で構成されています。
- アクリロニトリルプロピレンとアンモニアから作られる人工分子です。ABS樹脂の軽量化と耐熱性に貢献します。
- ブタジエンこれはエチレンからスチームクラッカーを製造する工程で生成される副産物で、ABS ポリマーに強度と硬度を与えます。
- スチレンエチルベンゼンを脱水素化するとスチレンが生成されます。スチレンはABS樹脂に硬度と加工性を与え、様々な成形を可能にします。
ABS材料の特性
建築構造物に使用する製品をお探しの場合は、ABS素材をお選びいただくことをお勧めします。これは、その機械的な動作原理によるものです。この素材に関する重要な情報は以下の通りです。
- ABS 素材は弱酸および弱塩基に対して非常に耐性があります。
- 脂肪族分子とあまり強く反応しません。
- ABS は断熱性が非常に優れています。
- 非常にうまく溶接できます。
- ABS は耐摩耗性と引張強度に非常に優れています。
- 物理的安定性（主に機械的強度と安定性）に優れています。
- ABS は面積比が優れ、表面光沢が優れています。
- 剛性も高いです。
ラピッドプロトタイピングにおけるABSの使用の利点
では、なぜ多くの人がラピッドプロトタイピングにABSを使用するのでしょうか？ラピッドプロトタイピングにABSプラスチック素材を使用するメリットをいくつか見てみましょう。
- この材料は機械加工に使用できます。 研磨研磨、ヤスリがけ、穴あけ、塗装、接着などの作業を経て、これらの工程を経ると美しい仕上がりになります。
- ABSは さまざまな方法でのプロトタイピング特に、実生活での使用に適した見栄えの良いサンプルや部品を作成するのに最適です。
- ABS は、強度、柔軟性、耐摩耗性に富んでいるという特徴があり、加工を必要とする製品の迅速な試作に適した素材です。
ラピッドプロトタイピングにおけるABSの使用のデメリット
ABSには多くの利点がありますが、ラピッドプロトタイピングプロセスにおいては多くの欠点もあります。以下は、ラピッドプロトタイピングにABSを使用する場合の欠点の一部です。
- ABS 素材は、3D 印刷プロセス中に変形、反り、ひび割れが発生しやすく、印刷プロセスの失敗につながる可能性があります。
- ABSは印刷が複雑な素材であり、確実に印刷するには何らかの対策が必要です。そのため、ほとんどのラピッドプロトタイピング手法では、設計専門家のチームが使用しない限り、ABSは様々な結果をもたらします。
ABSのさまざまなグレード
ラピッドプロトタイピングで使用されるABSには様々なグレードがあります。それぞれの材料には独自の特性があるため、選択する前にそれぞれのグレードを理解する必要があります。ラピッドプロトタイピングでは、以下のグレードのABSが一般的に使用されています。
ABS押出グレード
このグレードのABSは、その独特の機械的特性により、ラピッドプロトタイピングに適しています。強度と柔軟性を兼ね備えているため、高い機械的特性が求められる製品に使用されます。このグレードのABSは、押し出し成形によって製造されます。
ABS難燃グレード
このグレードのABSは、独特の機械的特性を備えています。しかし、その独特な耐熱性により、ラピッドプロトタイピングに適しています。高温に耐える製品の製造に重要です。PVCやPCなどの他の材料と混合し、射出成形または押出成形することができます。
ABS射出成形グレード
その これらのグレードの ABS では、射出成形プロセスが一般的に使用されます。 ABS射出成形品の種類は、耐衝撃性に基づいて様々なカテゴリーに分類されます。ラピッドプロトタイピングでは、耐熱性、中衝撃性、高衝撃性、用途適合性といったサブグレードがよく使用されます。
その他のABSグレード
ラピッドプロトタイピングには、他の種類のABS樹脂が使用されます。ただし、機械的特性を向上させるために他の材料と混合されます。これらのABS樹脂には、ガラス繊維強化、ステンレス鋼繊維強化、ゴムまたはグラファイト繊維改質などがあります。これらのグレードは、押出成形や射出成形など、様々なラピッドプロトタイピング手法に使用できます。
ABSプラスチックの試作
ABS樹脂を用いた試作は、おそらく今日最も人気のある試作手法です。新製品の企画・開発に最適な素材であり、合成試作全体の約75%に使用されています。
ABSは、様々な試作工程に使用できるほどの強度を備えているため、使用されています。これには、テスト機能、塗装、メッキ、テスト機能、その他のプログラムが含まれます。また、他の素材よりも機械加工や研磨が容易なため、プロのエンジニアの中にはABSを好む人もいます。
ABS樹脂を用いたラピッドモデリングの手順は、他の種類のプラスチックとは異なります。以下は、最も一般的に使用されるABS樹脂の一部です。
ABSを使用したCNC加工
いくつかの方法があります CNC加工 使用して ABS素材しかし、最も一般的に使用される方法は押し出し成形です。押し出し成形では、ABS樹脂を特定の形状のダイに押し込み、金型の形状を形成します。
押出工程の最終段階で得られるポリマーは、液体を運ぶパイプなどに使用できます。これらのABS材料は、押出後も冷たさを保つため、冷蔵庫のキャビネットなどの低温環境で使用できます。CNC工作機械は、切断、打ち抜き、旋削加工も可能です。
ABS材料の射出成形
ABSは、化学的腐食と物理的衝撃に対する高い耐性を備えているため、多くの用途で射出成形に使用できる熱可塑性材料です。
ABS 射出成形プラスチックは、電気用途だけでなく、強度、剛性、耐衝撃性が求められる構造用途にも適しています。
CNC加工と射出成形の詳細な比較については、こちらを参照してください。 両者の違いに関する包括的なガイド.
ABSを使用した3Dプリント
ABSは高温に耐え、衝撃を受けても破損しにくいため、3Dプリントのプロフェッショナルに適しています。ただし、PLAよりも印刷が困難です。ABS素材は、FDM（熱溶解積層法）による3Dプリントが最適です。ABS素材は、使用者に有害な可能性のある粒子を放出するため、密閉容器内で3Dプリンターを使用することをお勧めします。
ラピッドプロトタイピングにおけるABS材料の応用
ABS材料は強度、耐熱性などにおいて非常に安定しているため、多くの産業で使用されています。以下は、様々な製造プロセスにおけるABS材料の一般的な用途です。
自動車産業
自動車製造に使用される材料は、通常、非常に厳しい基準を満たす必要があります。大きな圧力がかかった状態でも、また大きな温度変化にさらされても、同じ寸法と形状を維持する必要があります。ABS樹脂はこれらの要件をすべて満たしているため、この種の事業に最適です。例えば、自動車の内外装や計器パネルなどに使用されています。
エレクトロニクス産業
電気・電子機器業界において、耐摩耗性、美観、メンテナンスの容易さを兼ね備えた素材の重要性はますます高まっています。特にABS樹脂は、優れた帯電防止性を備えているため、この点で特に有用です。また、優れた電気絶縁性を備えているため、電気部品のハウジングやカバーに好んで使用されています。
オフィス用品
自宅でもオフィスでも、美しく高品質な素材と洗練されたデザインは、心を癒してくれます。ABS樹脂は様々な色を取り揃えています。ABS樹脂を様々なラピッドプロトタイピング工程にかけることで、携帯電話ケースや収納ケースなどのオフィス用品を製造できます。
家庭用品
ABS素材は構造強度と剛性に優れているため、家電製品の部品の製造に適しています。例えば、ヘルメット、レゴ、その他の玩具、家庭用工具、芝刈り機のカバー、楽器などが挙げられます。
試作にABSを選択する際の考慮事項
環境要因
さらに、ABSは試作に非常に便利ですが、環境に悪影響を与える可能性があります。石油由来であるため、グレードによってはリサイクルが難しい場合があります。また、一部のABSは分解せず、危険なビスフェノールAを含むため、責任を持って廃棄することが重要です。そうしないと、環境に悪影響を与えます。しかし、ABSが強度と耐久性に優れていることは、経済性の証です。結論として、設計者はABSを選択する際に、作業性だけでなく、環境への影響も考慮する必要があります。
コストへの影響
PLAやナイロンなどの他の材料と比較して、ABSは小中規模の射出成形注文において最も費用対効果の高い選択肢です。ABSの価値は、破損部品が少なくサイクルタイムが短い試験で向上します。ABSの品質が設計要件を満たしている場合は、より多くの表面処理作業が必要になります。また、プロジェクトにおいて優れた費用対効果も提供します。
持続可能性
ABSは石油を原料として作られていますが、持続可能です。これは、ABSが長寿命でリサイクル可能であるためです。長持ちするので、交換頻度が少なくなります。また、リサイクル可能であるため、新たな資源の必要性が少なくなり、地球にも優しいです。これは循環型経済の考え方と密接に関連しています。
PLAは生分解性があり、環境に優しい素材で作られていることで高く評価されています。しかし、その分解速度と資源利用については厳しい評価を受けています。PLAは工業的に堆肥化できますが、理想的とは言えない条件下では最大80年も分解されます。さらに、PLAの製造には多くの資源が必要であり、1グラムのPLAを製造するのに2.7グラムのトウモロコシが必要です。このことから、農業資源の正しい利用方法なのかどうか疑問視する声も上がっています。
プログラム要件
ABS樹脂を他のプラスチックと比較する際に最も重要なのは、材料の特性が用途のニーズに適合していることを確認することです。材料を選択する際には、以下の要素を考慮する必要があります。
- 耐薬品性や耐熱性の必要性
- 耐久性と経年変化に対するニーズ
- 後処理の必要性
- 材料が使用される環境
- パフォーマンス検証の目的
ABSは優れた機械的特性と加工性を備えているため、幅広いプロトタイプに適しています。しかし、特殊な医療機器や電気機器を開発する場合は、ニーズに合ったニッチな特殊材料を見つける必要がある場合があります。
適切な ABS 材料を選択するにはどうすればよいですか?
選ぶ前に、ABS素材の材質と用途をよく理解しておきましょう。適切なABS素材を選ぶ際に考慮すべきポイントをいくつかご紹介します。
ABSの特性
ラピッドプロトタイピングを始める前に、ABSの特性を理解することが重要です。上記のABS材料はそれぞれ独自の特性を持っています。例えば、ABS射出成形グレードは非常に高い耐熱性を備えています。そのため、ABSを選ぶ前に、最終製品に求める特性を考慮する必要があります。
ラピッドプロトタイピングプロセス
ABSは様々なプロトタイピングプロセスに使用できます。3Dプリントと射出成形は最も一般的な2つの方法です。それぞれのラピッドプロトタイピングプロセスには異なるグレードのABSが必要です。そのため、適切な材料を選択する前に、ABSのグレードの違いを理解する必要があります。
加工性
ABSのグレードを選択する際には、加工のしやすさも考慮する必要があります。ABSの種類によって加工性は異なります。不適切なグレードのABSを使用すると、加工に問題が生じます。3Dプリントで発生する可能性のある問題の一つは、反りです。
ラピッドプロトタイピングに使用できるその他のプラスチック材料
ラピッドプロトタイピングにABS樹脂を使用する必要はありません。素材によって長所と短所が異なり、用途も異なります。以下は、ラピッドプロトタイピングで一般的に使用されるプラスチックの一部です。
PC（ポリカーボネート）
ポリカーボネート アルミニウムには、他に類を見ない特徴がいくつかあります。安定性、強度、耐熱性に優れた素材で、様々な用途に使用できます。例えば、ギアやラックなどの製造において重要な部品として使われています。
PP（ポリプロピレン）
ポリプロピレン PPは、透明で無臭、無毒性のプラスチックで、構造安定性と高い結晶度で知られています。また、耐熱性と耐腐食性にも優れ、密度も低いです。PPは透明性、光沢性、硬度が低いですが、耐衝撃性は高いです。そのため、絶縁性と耐腐食性が求められる製品の製造に最適な素材です。
もっと詳しく知る:ABSとポリプロピレン（PP）の違い
PA（ポリアミド）
ポリアミドは、その特殊な特性から、ラピッドプロトタイピングに広く使用されています。非常に強度が高く、軟化しにくく、耐熱性が高く、摩擦係数が低いという特性があります。優れた機械的特性を持つため、ポリアミドは電子製品、繊維機械、化学機械の製造に広く使用されています。
POM（ポリオキシメチレン）
ポリアセタール パラホルムアルデヒドは、様々な産業環境で使用できるもう一つのプラスチックです。非常に硬く、摩耗しにくいという特徴があります。強度と柔軟性を兼ね備えているため、ギア、ベアリング、自動車部品、工作機械、機器、玩具などの製造に使用されています。
結論
ABSは、多くの分野におけるラピッドプロトタイピングにおいて重要な素材です。そのため、その用途、利点、欠点を深く理解することが重要です。プロジェクトにABSをご利用になりたいですか？Yonglihao Machineryでは、ABSを使用した最高のラピッドプロトタイピングサービスをお客様にご提供しています。ラピッドプロトタイピングをさらに進化させるために、あらゆる素材をご提案・ご提供いたします。
当社は長年にわたり、中国でトップクラスのオンラインラピッドプロトタイピングサービスプロバイダーとして活躍してきました。経験豊富なスタッフがプロセス全体を通してお客様をサポートし、お客様のプロジェクトニーズを万全に満たすよう万全の体制を整えておりますので、優れたカスタマーサービスをご提供できます。
よくある質問
ABS 素材は何に使用できますか?
ABSは、様々なラピッドプロトタイピング手法に使用できる熱可塑性ポリマーです。ABS材料は、3Dプリントや射出成形プロセスで広く使用されています。このプラスチックは、製造コストが安価で、プラスチックメーカーにとって扱いやすいことから広く知られています。
ABS とはどのような素材ですか?
ABSは非晶質の熱可塑性ポリマーです。「熱可塑性」という用語は、物質が熱にさらされるとどのように変化するかを表します。熱可塑性プラスチックは、特定の温度（ABS樹脂の場合は華氏221度）で液体になります。
プラスチックと ABS のどちらが良いでしょうか?
ABSはナイロンよりも強度が低く、剛性が低く、軽量であるため、試作に適しています。柔軟性があり、PLA（ポリプロピレンラクトン）よりも耐薬品性に優れた素材です。