PETGフィラメントとは何か、なぜPLAフィラメントの代わりにならないのか

ポリ乳酸（PLA）は、PLAと略され、手頃な価格で安定しており、プリントしやすいため、FDM（熱溶解積層法）で最も一般的に使用される素材です。この点は3Dプリント業界で広く認められています。一方、ポリエチレンテレフタレートグリコール変性（PETG）は、3Dプリントでますます人気の高い素材となっています。この記事では、PETGとPLAについて簡単に紹介します。

PETGの定義と特性

PETGは3Dプリントでよく使用される熱可塑性素材で、正式名称はポリエチレンテレフタレートグリコール変性です。PET（ポリエチレンテレフタレート）を基に、分子構造に追加の単位を導入して改質した共重合体です。グリコールにはエチレングリコールだけでなく、さまざまなジオールも含まれます。PETGに一般的に使用されるジオールの一つがCHDM（1,4-シクロヘキサンジメタノール）です。PETGは、高い強度、難燃性、化学的安定性など、PETの優れた特性を受け継いでいる一方で、PETの靭性と衝撃強度も向上させています。

PETGは、優れた機械的特性を備えており、高い強度、靭性、耐衝撃性によって、耐久性と耐衝撃性に優れた部品をプリントできます。PETGのこれらの優れた機械的特性は、機械部品、機能プロトタイプ、長期間使用できる物品に適しています。さらに、PETGは優れた化学的安定性も示します。一部の溶剤、酸、アルカリ、その他の化学物質による腐食に対して高い耐性があります。また、PETGは優れた光学的透明性を備えているため、半透明および透明な部品をプリントできます。PETGの光学的透明性は、その化学組成と構造に由来します。PETGはポリエステル素材であり、その分子鎖には多数のエステル結合とメチレン基が含まれています。これらは可視光を吸収しないため、PETGは優れた光学的透明性を持ち、半透明および透明な部品に理想的な素材となっています。これは、ABSやPLAなど、その他の一般的な3Dプリント素材と比較したPETGの独自の利点です。さらに、PETG素材は食品安全性があると考えられており、食品容器の製造に使用できます。ただし、糸引きが発生することがあり、プリントパラメータの最適化が必要です。適切な設定を行えば、PETGは美しい表面仕上げと正確な寸法を備えたプリント部品を作成できます。

PETG VS PLAフィラメント

A. PETGとPLAの主な違い

I.材料特性

PETG: PETGは高い強度、優れた靭性、優れた耐衝撃性を備え、大きな応力や圧力に耐えられます。また、耐薬品性と熱安定性にも優れており、さまざまな用途に適しています。

PLA: PLAは強度が低く、耐久性も比較的劣るため、一部の軽荷重用途や非構造用途に適しています。環境に優しい生分解性材料です。

機械的特性	PLA	PETG
引張強度	61MPa	61.4MPa
弾性係数	3500MPa	2990MPa
破断伸び	3.1%	5.3%
アイゾット衝撃強さ	32kJ/㎡	35kJ/㎡

II.印刷性

PETG: PETGは融点と溶融粘度が高いため、より高い印刷温度とヒートベッド温度が必要です。3Dプリント中に糸引きが発生しやすい素材です。最適な結果を得るには、適切な調整が必要です。

PLA: PLAは融点と溶融粘度が低いため、印刷温度はPETGより低くなります。印刷しやすく、ほとんどの3Dプリンターに適しているため、初心者にも扱いやすい素材です。

III. 生分解性

PETG: PETGは生分解性材料ではなく、自然環境ではゆっくりと劣化します。天然物質に分解されるまでに長い時間がかかる場合があります。

PLA: PLAは生分解性材料で、急速に劣化し、最終的には天然物質に分解されます。より環境に優しく、使い捨て用途や短期用途に適しています。

B. PETGの長所と短所

PETGの利点:

強度と耐久性: PETGはPLAよりも強く耐久性に優れており、より大きな応力や衝撃荷重に耐えられます。

耐薬品性: PETGはより優れた耐薬品性を備えています。ポリマーであるPETGは、さまざまな腐食性化合物に対して高い耐性を持ちます。その化学組成により、特定の苛性溶液や酸性・アルカリ性の薬剤による有害な影響に耐えることができ、通常であれば損なわれる構造的完全性を維持します。

透明性: PETGは独自の化学組成と構造により、優れた光学的透明性を示します。

耐熱性：PETGは耐熱性が高く、高温でも形状と強度を維持できます。

成形しやすい：PETGは非常に汎用性が高く、簡単に真空成形や熱成形ができ、ひび割れのリスクなく高い圧力に耐えられます。射出成形によってさまざまな形状に成形したり、シート状に押し出したりすることもできます。

リサイクル性：PETGはリサイクルして新しい製品に再加工できるため、循環型経済に役立ちます。

PETGのデメリット：

非生分解性：PETGは自然環境中でゆっくりと分解され、生分解性がないため、環境中に蓄積する可能性があります。

吸水性：PETGは吸水性が高く、適切に保管しないと水分を容易に吸収します。その結果、部品がより脆くなります。

厳密な印刷条件が必要：PETGはPLAやABSよりも糸引きが起こりやすいため、高品質な印刷物を得るには、リトラクションやブリッジの設定を試行錯誤する必要があります。

PLAのメリット：

印刷しやすい：PLAは収縮が小さく、適合性と密着性に優れているため、印刷が容易です。

生分解性：PLAは生分解性素材であり、適切な条件下では速やかに分解され、自然由来の物質になります。

環境に優しい：PLAは再生可能な植物資源から作られており、比較的環境に優しく、化石燃料への依存を減らします。

熱収縮が小さい：PLAは熱収縮率が比較的低いため、大型モデルの印刷や印刷時の歪みの軽減に役立ちます。

PLAのデメリット：

強度と耐久性が低い：PETGと比較すると、PLAは強度と耐久性が低く、高い強度が求められる用途には適していません。
融点が低い：PLAは融点が低いため、高温環境では軟化して変形しやすくなります。

PETGがPLAやPLA+に取って代われない理由

上記の比較から、PETGはさまざまな面でPLAを上回っていることが明らかです。PETGはPLA+より手頃な価格であることが多いだけでなく、PLAそのものより安価な場合もあります。しかし、こうした利点があるにもかかわらず、PETGはPLAに取って代わるまでには至っていません。最大の障壁は、PETGのほうが印刷が難しく、初心者にはあまり扱いやすくないことです。

PETG的应用

制造业：PETG在制造业中有着广泛的应用，可用于生产工业部件和功能原型。其高强度和耐用性使其适合制造机械零件和夹具。此外，PETG的耐化学性使其能够用于生产与化学品接触的部件，例如作为化学处理设备使用的管道和阀门。

医疗领域：某些PETG具有出色的生物相容性和透明度，可广泛应用于医疗领域。它可用于制造医疗器械、医学模型、面罩框架、试管架等。某些PETG的生物相容性使其适用于涉及人体接触的应用，而其透明度则便于清晰地进行目视观察。

包装行业：PETG广泛应用于包装行业。它可用于生产透明包装盒、瓶子、容器等。PETG的抗冲击性和耐用性能够确保包装物品免受损坏。此外，其耐化学性使其能够安全接触各种化学品。

创意设计：凭借出色的透明度和可染色性，PETG为创意设计领域拓展了更多可能。它可用于制作灯罩、装饰品和艺术品。PETG的多功能性使设计师能够实现各种形状和复杂结构。

教育领域：PETG是一种相对安全的材料，可用于学校和教育机构中的3D打印教学。学生可以使用PETG制作模型、原型和实体展示品，加深对物体结构和设计原理的理解。

标牌和展示：PETG广泛用于零售店的销售点展架和展示架。由于它可以轻松染成透明色，因此也非常适合制作标牌。

PETG打印技巧

温度：考虑到打印模型的强度和表面外观，具体结果可能会因所使用的3D打印机和耗材而有很大差异。在这种情况下，遵循一项基本原则至关重要：

a.見た目をより良くするには、温度を適切に調整してください。PETGの印刷温度は230-240℃です。

b.モデルの強度を高める必要がある場合は、印刷温度を上げてください。

冷却: PETGには特有の冷却要件があります。冷却が不足しても過剰でもいけません。過剰な冷却は層間密着性を損なう可能性があります。機種の仕様やファンの要件は異なるため、冷却強度の正確な値を示すことは困難です。そのため、具体的な冷却パラメータは実際の状況に応じて微調整する必要があります。ここでの指針は、モデルの強度を確保しながら、求める外観を実現できるよう冷却強度を最大限に高めることです。たとえば、冷却を100%に設定するとモデルの強度が大幅に低下する場合は、冷却強度を20%ずつ段階的に下げてください。この方法で温度タワーを印刷し、最適なファン強度を見つけます。

リトラクション: リトラクション設定は、糸引きの解消を目的とします。SUNLU PETGを例にすると、220℃はモデルの十分な強度を維持するための最低温度です。リトラクションテストタワーを印刷することは、糸引き対策として有効です。通常のリトラクションテストタワーの範囲は、近接エクストルーダーで1-3mm、リモートエクストルーダーで4-10mmです。リトラクション設定が高いにもかかわらず糸引きが目立つ場合は、リトラクション速度を上げることを検討してください。リトラクション量が高すぎると、モデル表面に小さな傷が残ったり、フィラメントが詰まるリスクが高まったりする可能性があります。