なぜPLAは3Dプリンタで広く使われるのか

PLAはあまり一般的にはなじみがない樹脂ですが、なぜ3Dプリンタでは広く使われるのでしょうか。世の中にはたくさんの種類の樹がありますが、その中でもPLAがよく用いられる理由は、大きくは以下の3点になるかと思います。

 

収縮率が小さい

PLAは液体から固体になる際の収縮率(成形収縮率)がとても小さい素材です。そのため造形精度が高く、元の3Dデータに近い造形品を作りやすいことがあげられます。
FDM式の3Dプリンタでは収縮が小さいことが重要です。収縮が大きい材料はベッドからはがれやすく、形状や室温によっては造形途中で割れが発生することもあります。造形中のトラブルが起きやすくなるほか、もとの寸法どおり正確に出力することが難しい傾向となります。ABSと比較してPLAは出力しやすいといわれますが、これは成形収縮率がABS(0.4〜0.6%)よりPLA(0.3〜0.5%)の方が小さいことによります。

 

溶融時に有害物質や臭気が発生しない

PLAは基本的には樹脂を溶融しても有害物質が発生せず、安全性の高い素材だと考えられています。
FDM式の3Dプリンタでは樹脂を長時間溶かし続けるため、樹脂の熱分解によるガスが発生しやすい装置です。溶けた樹脂が出てくるときのガスもありますが、ノズル周囲やヒートブロックに付着した樹脂が分解ガスを放出することもあります。3Dプリンタに適合できる樹脂(収縮が低く、低温で溶融する樹脂)は塩化ビニル(PVC)、アクリル(PMMA)なども考えられますが、これらは熱分解で塩素ガス、アクリル酸ガスなど有害物質を発生させるためか、ほとんど使用されていません。ABS、HIPSなどの樹脂も使われていますが、石油系の不快臭が発生します。ABSは微粒子を発生させ、健康障害を引き起こす可能性があるとする文献もあります。

 

低温で溶融する

PLAは融点が約170℃で、比較的低い温度で使用できます。
低温で樹脂が溶融できればより安全に扱えるため、家庭用3Dプリンタには向いています。他の近い融点の樹脂はPE(ポリエチレン:融点130℃)、PP(ポリプロピレン:融点160℃)などもありますが、これらの樹脂は成形収縮率がとても大きいため3Dプリンタには不適です。