3Dプリント用砂の正しい選定方法 - 多様な用途に応じたデータ駆動型ガイド

Time : 2025-08-15

増分製造の分野では、鋳型や建築プロトタイプから金属鋳造に至るまで、砂ベースの3D印刷技術が注目を集めています。しかし、すべての砂が同等というわけではありません。用途に応じて最適な砂を選定することで、性能やコスト、信頼性を最大限に引き出す必要があります。

なぜ重要なのか：

透過性とガス発生 ：透過性の高い砂は、ブローホールなどの鋳造欠陥を低減します。アメリカ鋳物協会（American Foundry Society）の研究によると、Preece法で測定した透過性が400ダルシーを超える砂は、鋳造孔隙率を 35% （American Foundry Society, 2023）で大幅に削減することが報告されています。
熱的挙動 ：熱膨張係数の低い砂（例：6 × 10^–6 ／°C）は、鋳造時の金型のひび割れを最小限に抑えることができます。

推奨砂種 ガウシアン分布の丸みを帯びたシリカ砂で、粒径分布（一般的には100～200ミクロン）が制御されており、低熱膨張性を持つ。

主要評価基準：

表面仕上げおよびディテール解像度 ：中級グレードのシリカで、微細な粒子径（約50～100ミクロン）がディテールの再現性をサポートする。ISO 2520規格によると、平均粒径が200ミクロンから80ミクロンに低下する際に印刷解像度が最大 22% 向上することを示している（ISO、2022年）｡
結合効率 ：微細な砂粒は結合剤との接触表面積を増加させ、硬化強度を高める。生材引張強度が 18～25% 向上したという報告がある（BinderTech Journal、2024年）。

推奨砂種 ：鋭いエッジや繊細な形状を実現する、良質で粒度が均一なシリカまたはジルコン砂。

性能の要件：

機械的強度と安定性 ：印刷されたコアにおいて、標準的なシリカで20MPaに対して、シリカ-ジルコン混合材または高強度合成砂は30MPa以上の圧縮強度を達成する（アディティブ・マニュファクチャリング・レビュー、2024年）
寸法精度 ：低粉塵量で球形度を制御することで、±100mmの部品に対して±0.3mm以下の寸法精度を向上させる。

推奨砂種 ：高球形度のシリカまたはシリカ-ジルコン複合材。強度とプリント忠実度のバランスを慎重に調整して粒度を選定。

応用分野	重要な特性	一般的な粒径	推奨砂種
金属鋳造／鋳造所	透水性、熱膨張、強度	100–200 µm	粒度が制御された丸みを帯びたシリカ
建築プロトタイプ	解像度、表面滑らかさ	50–100 µm	微細なシリカまたはジルコニア
機能プロトタイプ	機械的強度、精度	上記と同様、グレーディングあり	合成シリカまたはシリカ・ジルコニア混合物

データソース:

透過性、解像度、または強度などの用途における機能的優先事項に合わせて砂の選定を行うことで、製造業者および設計者は印刷部品の最適な性能を確保できます。詳細なデータ、ガイドライン、または砂選定に関するサポートが必要な場合は、ぜひ当社の技術チームまでご連絡ください。

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