こんにちは！
「太平洋3DプリンターLab」を運営している、藤川太平洋です😊
3Dプリンターで使われるフィラメントというと、硬いプラスチックを想像する方が多いのではないでしょうか。
しかし、フィラメントの中には、
曲げられる！
押すとへこむ！
元の形へ戻ろうとする！
という、柔らかい素材もあります。
その代表的な素材が、
TPU
です。
TPUを使うと、スマートフォンケース、滑り止め、保護カバー、タイヤ、クッション部品など、硬い素材では作りにくいものを造形できます。
一方で、柔らかいからこそ印刷が難しく、一般的なPLAと同じ感覚で使うと、
「フィラメントがうまく送られない……」
「糸引きだらけになった！」
「思っていたより硬い!?」
となることもあります😇
今回は、TPUの特徴、メリット、苦手なこと、向いている用途、購入前に確認したいポイントなどを、初めて使う方にも分かるように紹介していきます！🙌
フィラメント自体について詳しく知りたい方は、こちらの記事もあわせてご覧ください。
TPUは柔軟性のあるフィラメント！
TPUは、正式には「熱可塑性ポリウレタン」と呼ばれる素材です。
難しそうな名前ですが、初心者目線でかなり簡単に言うと、
ゴムのように曲がったり、しなったりするフィラメント
と覚えておけば大丈夫です！
一般的なPLAは硬く、強く曲げると割れることがあります。
一方、TPUで作った造形物は、形や厚みによって、
- 曲げる
- 押しつぶす
- ねじる
- 引っ張る
- 衝撃を吸収する
といった動きができます。
もちろん、本物の輪ゴムのようにどこまでも伸びるわけではありません。
柔らかさや伸びやすさは、使用するTPUの種類や造形物の形によって大きく変わります。
それでも、硬いフィラメントでは作りにくい、柔軟性のある部品を作れることがTPUの大きな特徴です。
TPUは「柔らかいプラスチック」
TPUはゴムのような感触を持っていますが、一般的なゴムとまったく同じ素材ではありません。
熱を加えると柔らかくなり、冷えると再び固まる性質を持っています。
この性質を利用して、3Dプリンターのノズルから押し出し、少しずつ積み重ねて立体物を作ります。
つまり、
柔らかさを持ちながら、3Dプリンターで扱えるプラスチック素材
ということです。
完成した造形物の感触は、製品や設定によって異なります。
厚く作ればかなりしっかりした部品になり、薄く作ればしなやかに曲がることもあります。
同じTPUを使っても、設計次第で柔らかさを変えられるのが面白いところです😊
TPUの硬さは商品によって違う！
TPUと書かれているフィラメントが、すべて同じ柔らかさとは限りません。
商品の説明を見ると、
95A
90A
85A
といった数字が書かれていることがあります。
これは、素材の硬さを表す目安です。
TPUでは「ショア硬度」と呼ばれる数値が使われることが多く、一般的には数字が小さいほど柔らかく、数字が大きいほど硬くなります。
例えば、
- 95A：比較的しっかりしており、TPUの中では扱いやすい
- 90A：95Aより柔らかい
- 85A：さらに柔らかく、印刷の難易度も上がりやすい
というイメージです。
ただし、同じ硬度表記でも、メーカーや製品によって感触がまったく同じとは限りません。
また、完成品の柔らかさは、
- 壁の厚さ
- 内部の密度
- 造形物の形
- 積層方向
- パーツの大きさ
によっても変わります。
「TPUを使えば、必ずふにゃふにゃになる！」
というわけではありません。
初めてTPUを使う場合は、比較的硬めで印刷しやすい製品から試すと扱いやすいと思います。
TPUのメリット
曲げたり、しならせたりできる
TPUの一番大きなメリットは、やはり柔軟性です。
硬い素材では割れてしまうような形でも、TPUなら曲がって力を逃がせることがあります。
例えば、
- はめ込むカバー
- 曲げて取り付けるパーツ
- 柔らかいバンド
- ケーブルを保護する部品
- 繰り返ししなる接続部分
などに活用できます。
造形物を少し広げて装着し、手を離すと元の形へ戻る。
このような使い方ができるのは、TPUならではの強みです。
衝撃を吸収しやすい
TPUは、硬い素材と比べて衝撃を吸収しやすい傾向があります。
そのため、
- 保護ケース
- バンパー
- クッション部品
- 衝撃吸収用のスペーサー
- 機器の角を守るカバー
などに向いています。
硬い素材では衝撃がそのまま伝わってしまう場面でも、TPUが変形することで力を和らげられることがあります。
スマートフォンケースや機器の保護部品に柔らかい素材が使われているのも、このような理由です。
ただし、TPUで作れば必ず中身を守れるとは限りません。
造形物の厚み、形状、印刷状態によって性能は変わるため、安全性が重要な用途では十分な確認が必要です。
滑り止めとして使いやすい
TPUは、硬いPLAなどと比べると、表面に摩擦を持たせやすい素材です。
そのため、
- 家具や機器の足
- コースター
- グリップ
- 滑り止めパッド
- 工具の持ち手
- 容器の底面
などにも活用できます。
3Dプリンターで作ったスタンドが机の上で滑る場合、底面だけTPUで作るという方法もあります。
硬い素材と柔らかい素材を用途に応じて使い分けることで、造形物の使いやすさを高められます。
摩擦や擦れに比較的強い
TPUは、繰り返し擦れる部品にも使われることがあります。
例えば、
- 小型のタイヤ
- ローラー
- ベルト
- 靴や装具の一部
- 保護カバー
などです。
硬い素材では欠けたり削れたりしやすい部分でも、TPUの柔軟性を活かせる場合があります。
ただし、摩耗への強さは製品や用途によって異なります。
大きな負荷がかかる部品や、長期間使い続ける部品では、実際に試作品を作って確認した方が安心です。
一体成形で柔らかい部品を作れる
市販のゴム部品を自作しようとすると、型を作ったり、液体材料を流し込んだりする方法が必要になることがあります。
TPUなら、3Dモデルを用意してプリンターへ送ることで、柔軟性のある形を直接造形できます。
例えば、
「この機器にぴったり合うカバーが欲しい」
「市販品にはないサイズのパッキンを試したい」
「自分の手に合わせたグリップを作りたい」
といった、細かな寸法調整ができます。
自分の環境に合わせた専用部品を作れることは、3DプリンターとTPUを組み合わせる大きな魅力です✨
TPUのデメリット
便利なTPUですが、PLAと同じ感覚で印刷できる素材ではありません。
特に初めて使うときは、TPU特有の難しさを知っておく必要があります。
柔らかいため、プリンターへ送り込みにくい
TPUはフィラメント自体が柔らかいため、プリンターの内部で押されると曲がったり、たわんだりすることがあります。
硬いフィラメントなら、後ろから押せばそのまま前へ進みます。
しかしTPUの場合は、
押したら横へ逃げる。
さらに押したら内部で詰まる。
ということが起こり得ます😇
特に、フィラメントを送り出す部分からノズルまでの距離が長いプリンターでは、柔らかいTPUの印刷が難しくなる場合があります。
購入前には、使用している3DプリンターがTPUへ対応しているか確認しましょう。
印刷速度を落とす必要があることが多い
TPUは、PLAのように高速で送り出すと、材料の供給が安定しないことがあります。
そのため、TPUでは印刷速度を遅く設定することが一般的です。
最近は高速印刷に対応したTPUも販売されていますが、すべての製品を同じ速度で印刷できるわけではありません。
メーカーが用意している設定や、商品に記載された推奨速度を基準にしましょう。
急いで印刷しようとすると、
- 材料が出なくなる
- 表面が乱れる
- 途中で詰まる
- 層同士がうまく接着しない
といった問題につながることがあります。
TPUを使うときは、少し気長に待つ必要があります。
糸引きが発生しやすい
TPUは、印刷中に細い糸が残りやすい素材です。
ノズルが別の場所へ移動するときに、柔らかくなった材料が伸び、
「造形物の間がクモの巣みたいになっている！」
ということがあります。
糸引きを減らすには、
- フィラメントを乾燥させる
- ノズル温度を確認する
- 移動や引き戻しの設定を調整する
- 印刷速度を見直す
- 移動経路を工夫する
といった対策があります。
ただし、設定を強くしすぎると、今度はフィラメントが詰まる原因になることもあります。
一度に多くの設定を変えず、少しずつ調整していくことが大切です。
寸法を正確に出しにくいことがある
TPUは柔らかいため、完成後の造形物がわずかに変形することがあります。
ノギスで測ると正しい寸法でも、押したり装着したりしたときに形が変わるため、硬い部品と同じ精度で扱えないことがあります。
特に、
- ぴったりとはめ込む部品
- 隙間の少ない接続部分
- 寸法精度が重要なパーツ
- 強く締め付ける部品
では、何度か試作品を作って調整が必要になる場合があります。
柔らかいからこそ、多少の寸法差を吸収できる場面もあります。
一方で、正確な形を維持する必要がある部品には向かないこともあります。
サポート材を取り外しにくい
造形物の下へ支えを作る「サポート」をTPUで印刷すると、造形物本体と強くくっついてしまうことがあります。
PLAのサポートならパキッと外せる場合でも、TPUでは伸びたり、ちぎれたりして、きれいに取り除くのが難しいことがあります。
そのため、TPUでは、
- サポートが少なくなる向きで印刷する
- 大きな張り出しを避けて設計する
- パーツを分割する
- サポート設定を調整する
といった工夫が重要です。
設計段階から、サポートを使わずに印刷できないか考えると、後処理がかなり楽になります。
TPUでは何を作れるの？
TPUは、柔らかさや衝撃吸収性を活かした造形物に向いています。
代表的な用途を見ていきましょう。
スマートフォンや機器のケース
TPUの代表的な用途のひとつが、ケースや保護カバーです。
例えば、
- スマートフォンケース
- リモコンカバー
- 小型機器の保護ケース
- カメラ部品のカバー
- 角を守るバンパー
などを作れます。
少し広げながら装着し、手を離すと機器へ密着するような形を作れることがTPUの強みです。
ただし、3Dプリンターで作ったケースが、市販の保護製品と同じ性能を持つとは限りません。
落下や衝撃から守ることを目的とする場合は、厚みや形状を十分に検討しましょう。
滑り止めや脚部品
TPUは、机や床に触れる部品にも向いています。
例えば、
- 家具の脚
- 機械のゴム足
- スタンドの滑り止め
- コースター
- ドアストッパー
- 振動を抑えるパッド
などです。
PLAで作った物の底面へ、TPU製の足を追加するだけでも、滑りにくさや安定感を改善できます。
ケーブル保護や配線部品
ケーブルの根元は、繰り返し曲げられることで傷みやすい部分です。
TPUなら、
- ケーブルの根元を守るカバー
- 配線をまとめるバンド
- コードホルダー
- 柔らかいクリップ
- 曲げに対応するガイド
などを作れます。
硬い素材では割れやすい形でも、TPUなら曲げながら使える可能性があります。
タイヤやローラー
柔軟性や摩擦を活かして、
- ラジコンや模型のタイヤ
- 小型ロボットの車輪
- 搬送用ローラー
- 玩具用の車輪
- 回転部品の表面
などを作ることもできます。
ただし、タイヤとしての性能は、TPUの硬さ、内部構造、表面形状によって変わります。
滑りにくさや耐久性が必要な場合は、実際に動かしながら調整する必要があります。
バンドや身につける部品
TPUでは、体や持ち物に沿って曲がる部品も作れます。
例えば、
- リストバンド
- 固定用のストラップ
- バッグ用の部品
- 柔らかい留め具
- 装着用のベルト
などです。
ただし、長時間肌へ触れるものを作る場合は、使用するTPUの安全情報や、表面の清潔さを確認する必要があります。
「TPUだから肌に触れても必ず安全」とは限りません。
パッキンや密閉用部品
TPUを使って、
- パッキン
- ガスケット
- キャップ
- 栓
- 隙間を埋める部品
を試作することもできます。
柔らかい素材が押しつぶされることで、部品同士の隙間を埋められる場合があります。
ただし、印刷面には細かな積層の隙間があるため、完全な防水性や気密性を保証できるわけではありません。
水漏れや空気漏れが重大な事故につながる用途には、十分な検証なしで使用しないようにしましょう。
玩具や立体作品
TPUは、柔らかい玩具や立体作品にも活用できます。
例えば、
- 握って楽しむ造形物
- 柔らかい動物モデル
- しなるオブジェ
- クッション性のある部品
- 柔軟性のあるフィギュア
などです。
私が3Dプリンターへ興味を持ったきっかけも、TPUで柔らかい立体物を作れると知ったことでした。
TPUを印刷しやすいプリンターとは？
TPUを印刷するときは、フィラメントを送り出す仕組みが重要になります。
3Dプリンターには、フィラメントを押し出す装置がノズルの近くにある機種と、離れた位置にある機種があります。
ノズルの近くから直接フィラメントを送り込む構造は、一般的に「ダイレクト式」や「ダイレクトドライブ」と呼ばれます。
この構造は、柔らかいTPUが途中で曲がりにくいため、比較的印刷しやすい傾向があります。
一方、フィラメントを長いチューブの中へ通して送る構造では、柔らかいTPUがたわみやすく、印刷が難しくなる場合があります。
ただし、チューブを使う機種でも、硬めのTPUや適切な設定で印刷できることがあります。
購入前には、プリンターの公式情報で、
- TPUへ対応しているか
- 対応する硬さ
- 推奨される印刷速度
- 特別な部品が必要か
を確認しましょう。
TPUを印刷するときの基本的なポイント
TPUの設定は、メーカーや商品によって異なります。
最初は、商品パッケージやメーカーが公開している推奨設定を基準にしましょう。
特に確認したい項目は、次のとおりです。
- ノズル温度
- プレート温度
- 印刷速度
- 冷却ファン
- フィラメントを引き戻す設定
- プレートへ定着させる方法
TPUでは、一般的に印刷速度を控えめにし、フィラメントが安定して送られるように調整します。
ただし、高速印刷向けとして作られたTPUもあります。
「TPUは必ずこの速度」と決めつけず、使用する製品の推奨値を確認することが重要です。
また、プレートへ強く貼り付きすぎる場合もあります。
無理に剥がすとプレートや造形物を傷める可能性があるため、使用するプレートに合った方法で印刷しましょう。
TPUは湿気対策が重要！
TPUを扱ううえで、特に注意したいのが湿気です。
TPUは空気中の水分を吸収しやすい傾向があります。
湿気を吸った状態で印刷すると、
- 糸引きが増える
- 表面が荒れる
- 小さな穴や気泡ができる
- ノズルから安定して材料が出ない
- 印刷中にパチパチと音がする
- 造形物の強度が落ちる
といった問題が起こることがあります。
TPUの印刷がうまくいかないと、
「設定が悪いのかな？」
「プリンターがTPUに対応していないのかな？」
と考えてしまいます。
しかし、原因がフィラメントの湿気だったということもあります。
開封後は、
- 密閉袋へ入れる
- 乾燥剤と一緒に保管する
- 密閉ケースを使用する
- 必要に応じてフィラメント乾燥機を使う
などの対策を行いましょう。
PLA以上に、保管状態を意識したい素材です。
TPUを購入するときに確認したいこと
TPUを購入する前には、次の項目を確認しましょう。
- 使用しているプリンターがTPUへ対応しているか
- フィラメントの太さが合っているか
- TPUの硬度はどれくらいか
- 推奨されるノズル温度
- 推奨される印刷速度
- 高速印刷へ対応しているか
- 欲しい色や質感か
- 作りたい物に合う柔らかさか
特に重要なのが硬度です。
同じTPUでも、比較的硬めの製品と、かなり柔らかい製品では、印刷の難しさや完成品の感触が大きく変わります。
初めての場合は、
自分のプリンターで使用実績があり、比較的硬めのTPU
から試すと失敗を減らしやすいと思います。
「柔らかければ柔らかいほど優れている」というわけではありません。
スマートフォンケース、タイヤ、バンド、滑り止めなど、用途に合った硬さを選ぶことが大切です。
まとめ：TPUは柔らかさを活かせるフィラメント！
TPUは、曲げたり、しならせたりできる柔軟性の高いフィラメントです。
主な特徴をまとめると、
- ゴムのような柔らかさがある
- 衝撃を吸収しやすい
- 滑り止めやグリップに使いやすい
- ケースやバンドなどを作れる
- 硬さによって印刷難易度が変わる
- PLAより印刷速度を落とすことが多い
- 糸引きや詰まりが発生しやすい
- 湿気の影響を受けやすい
- プリンターによっては印刷が難しい
という素材です。
TPUは、PLAの代わりに使う素材ではありません。
硬い素材では作れない、
曲がる物
衝撃を吸収する物
体や機器へ沿わせる物
を作りたいときに力を発揮します。
最初は扱いにくく感じるかもしれませんが、印刷できるようになると、3Dプリンターで作れる物の幅が大きく広がります😊
最後に
ここまでお読みいただき、ありがとうございました！
TPUは、ケース、滑り止め、バンド、タイヤ、保護部品など、柔らかさを必要とするさまざまな造形物に使えるフィラメントです。
一方で、フィラメント自体が柔らかいため、印刷速度、プリンターの構造、湿気対策などに注意する必要があります。
まずは使用している3DプリンターがTPUに対応しているか確認し、比較的扱いやすい製品から試してみてください！
このサイトでは、3Dプリンター本体、フィラメント、工具、塗装、メンテナンス、印刷時のトラブルなど、3Dプリンターに関する記事を掲載しています。
最後までお読みいただき、ありがとうございました！🙌✨