FDM 造形物における層間接着強度の表面自由エネルギーに基づく評価

摘要

RP(Rapid Prototyping)技術の一つにFDM(Fused Deposition Modeling)がある．FDM とは，図1 に示すように溶解した熱可塑性樹脂をヘッドから吐出し，堆積·固化を繰り返すことで三次元形状を造形する手法である．現在利用されている用途としては，試作品の造形による設計変更の検討や組付け·機能確認などが挙げられる．FDM による造形物は，一層ずつ積層を行い造形しているため，射出成形による成形物と比較すると強度が低い．そこで，このFDM による造形物の各層の接着強度を上げることが可能となれば，機能検証の精度向上や造形物を直接製品として利用するRM（Rapid Manufacturing）への応用が期待できる．しかしながら，現在では多くの場合，FDM 造形物の接着強度は引張試験により求めており，強度低下に関する詳しいメカニズムについては解明されていない．そこで本研究では，FDM造形物における層間接着強度を表面自由エネルギーに基づいて評価し，強度低下メカニズムの解明を目的とする．本稿では，FDM 造形物の表面自由エネルギーを算出して接着仕事を求め，引張試験の結果と比較することで接着強度の評価を検討したので報告する．