ゴムの3Dプリンターとは？造形方法を解説！（ゴムライクレジン・フィラメント・TPU・TPE・材料・硬度・用途など）
3Dプリンターと聞くと、硬いプラスチックの部品を作るイメージを持つ方が多いのではないでしょうか。
ですが近年では、ゴムのように柔らかく伸縮する造形物を出力できる3Dプリンターや材料が急速に普及しています。
試作品のグリップ部分、シーリング部品、医療用モデル、靴底のパーツなど、柔軟性が求められる場面は意外と多いもの。
そうした需要に応えるのが、ゴムライクレジンやTPU・TPEといった柔軟樹脂を使った3Dプリンティング技術です。
しかし、いざ導入しようとすると「ゴムライクレジンとフィラメントは何が違うのか」「硬度はどう選べばいいのか」といった疑問にぶつかりませんか。
本記事では、ゴムの3Dプリンターとは何かという基本から、造形方法、材料ごとの特徴、硬度の考え方、具体的な用途まで、順を追って詳しく解説していきます。
読み終える頃には、自社の用途に合った材料や造形方式を選べる知識が身についているはずです。
ゴムの3Dプリンターとは何か 結論と全体像
それではまず、ゴムの3Dプリンターとは何かという結論部分から解説していきます。
結論から言うと、ゴムの3Dプリンターとはゴムのような柔軟性・弾性を持つ素材で立体造形を行う3Dプリンティング技術の総称です。
厳密には天然ゴムそのものを溶かして造形しているわけではありません。
実際に使われているのは、ゴムに似た物性を再現した合成樹脂、いわゆるゴムライク材料です。
代表的なものに、光硬化性のゴムライクレジンと、熱溶解積層方式で使うTPUやTPEといったフィラメントがあります。
ゴムの3Dプリンターの本質は、素材そのものがゴムかどうかではありません。
曲げても割れず、押しても復元する、そうした弾性挙動を再現できるかどうかが最大のポイントです。
そのため、選ぶべきは「ゴムかどうか」ではなく「求める硬度と用途に合っているかどうか」でしょう。
ゴムライクとは何を指すのか
ゴムライクという言葉は、化学的にゴムそのものではないものの、ゴムに近い柔軟性や反発弾性を持つ樹脂を指します。
光造形（SLA・DLP・LCD方式）で使われるレジンタイプと、熱溶解積層（FDM方式）で使われるフィラメントタイプに大きく分かれます。
どちらも共通しているのは、荷重をかけても割れにくく、力を抜くと元の形状に戻る性質を持つという点です。
硬いプラスチック造形との違い
通常のPLAやABSといった素材は、硬度が高く変形しにくいのが特徴です。
一方でゴムライク材料は、指で押すとへこみ、離すと戻るという柔軟な挙動を示します。
この違いこそが、グリップやパッキンなど密着性や衝撃吸収性が求められる部品にゴムライク材料が選ばれる理由でしょう。
なぜ今ゴムの3Dプリンターが注目されているのか
背景には、試作開発のスピードアップというニーズがあります。
従来、ゴムパーツの試作には金型製作が必要で、数週間から数ヶ月かかることも珍しくありませんでした。
3Dプリンターであれば、データさえあれば数時間から数日で試作品を手にできます。
このコストとスピードの差は、開発現場にとって決して小さくないはずです。
ゴムの3Dプリンターの造形方法
続いては、ゴムライク材料を造形する具体的な方式について確認していきます。
ゴムの3Dプリンターには、大きく分けて光造形方式と熱溶解積層方式の2種類が存在します。
それぞれ仕組みが異なるため、仕上がりの質感やコスト、対応できる硬度の幅も変わってきます。
光造形方式（SLA・DLP・LCD）による造形
光造形方式は、液体状のレジンに紫外線を照射して一層ずつ硬化させていく方式です。
ゴムライクレジンもこの方式で扱われ、高精細で滑らかな表面を再現できるのが強みでしょう。
ただし、造形後にはIPA（イソプロピルアルコール）による洗浄と二次硬化という後処理工程が必須です。
熱溶解積層方式（FDM）による造形
FDM方式は、フィラメントを加熱して溶かし、ノズルから押し出しながら積み上げていく方式です。
TPUやTPEといった柔軟フィラメントは、この方式で広く使われています。
装置自体が比較的安価で、家庭用や小規模な試作にも導入しやすい点が魅力といえるでしょう。
両方式のメリットとデメリットの比較
ここで両方式の違いを整理してみましょう。
| 方式 | 主な材料 | 造形精度 | 柔軟フィラメント対応 | 後処理 |
|---|---|---|---|---|
| 光造形（SLA・DLP・LCD） | ゴムライクレジン | 非常に高い | 非対応（レジン専用） | 洗浄・二次硬化が必要 |
| 熱溶解積層（FDM） | TPU・TPEフィラメント | 標準的 | 対応 | 基本的に不要 |
精密で滑らかな表面が欲しいなら光造形、コストを抑えつつ柔軟パーツを作りたいならFDM、という使い分けが基本になるでしょう。
ゴムライクレジンの特徴と用途
続いては、光造形で使われるゴムライクレジンについて詳しく確認していきます。
ゴムライクレジンとは、紫外線硬化樹脂の一種でありながら、硬化後にゴムのような弾力性を持つレジンのことです。
透明タイプ、黒タイプ、半透明タイプなど、メーカーによって色や物性のバリエーションも豊富にあります。
ゴムライクレジンの物性面での特徴
ゴムライクレジンは、伸び率が高く、繰り返し曲げても割れにくいという特徴を持ちます。
硬化後も一定の弾性を保つため、ヒンジ構造やスナップフィット部品との相性も良好です。
一方で、通常のレジンに比べて造形にやや時間がかかる傾向がある点は理解しておく必要があるでしょう。
ゴムライクレジンが向いている用途
具体的にどのような用途に向いているのでしょうか。
代表例としては、シューズのミッドソール試作、イヤホンのイヤーピース、医療用のシリコン様モデル、防振ゴムの形状検討などが挙げられます。
いずれも柔軟性と精密な寸法再現性の両方が求められる分野です。
ゴムライクレジン使用時の注意点
ゴムライクレジンは、紫外線や熱の影響で経年劣化しやすい点に注意が必要です。
長期保管する部品には向かず、あくまで試作や短期使用を前提に選ぶのが賢明でしょう。
例えば、硬化直後は硬度ショアA70程度でも、数ヶ月の紫外線暴露で硬化が進み硬度が上昇するケースがあります。
最終製品として使う場合は、耐候性データをメーカーに確認することをおすすめします。
フィラメントで作るゴム素材 TPUとTPEの違い
続いては、FDM方式で使われる代表的な柔軟フィラメント、TPUとTPEについて確認していきます。
どちらも柔らかいフィラメントとして知られていますが、化学組成や特性には明確な違いがあります。
TPU（熱可塑性ポリウレタン）の特徴
TPUは耐摩耗性や耐油性に優れ、スマホケースやケーブル保護材など幅広い製品で採用されています。
造形時の扱いやすさもTPEより優れており、初めて柔軟フィラメントに挑戦する方にも扱いやすい素材でしょう。
引裂きにも強く、繰り返し使用する部品にも耐えられます。
TPE（熱可塑性エラストマー）の特徴
TPEはTPUよりもさらに柔らかく、よりゴムに近い触感を持つ素材です。
ただし造形時の粘度が高くなりやすく、ノズル詰まりや糸引きが起きやすい傾向があります。
その分、より本物のゴムに近い質感を求める用途では選ばれることが多いでしょう。
TPUとTPEどちらを選ぶべきか
選定に迷ったら、まずは造形のしやすさを重視するかどうか、考えてみてください。
造形の安定性を優先するならTPU、質感や柔らかさを最優先するならTPE。
初心者にはTPUから始めることを推奨します。
TPUとTPEは名前が似ているため混同されがちですが、実際には別物です。
特にTPEは製品によって物性のばらつきが大きいため、購入前に必ずデータシートを確認しましょう。
ゴムの硬度（ショア硬度）の考え方
続いては、ゴムライク材料選びで欠かせない硬度の考え方について確認していきます。
ゴム系材料の柔らかさは、一般的にショア硬度（デュロメータ硬度）という単位で表されます。
数値が小さいほど柔らかく、大きいほど硬いという指標です。
ショア硬度とは何か
ショア硬度には主にタイプAとタイプDがあり、柔軟材料ではショアAが使われることがほとんどでしょう。
ショアA20程度は消しゴムのような柔らかさ、ショアA95程度は硬めの靴底に近い硬さといわれています。
一般的な輪ゴムはおおよそショアA30からA40の範囲に該当するとされています。
数値だけを見るのではなく、実際に近い硬さのサンプルと比較しながら選ぶと失敗が少ないでしょう。
用途別に見る適切な硬度の目安
硬度は用途によって最適な範囲が変わってきます。
| 用途 | 目安のショア硬度 | 特徴 |
|---|---|---|
| グリップ・持ち手 | A40〜A60 | 手になじみやすく滑りにくい |
| パッキン・シール材 | A60〜A80 | 密着性と耐久性のバランスが良い |
| 靴底・防振部品 | A70〜A90 | 耐摩耗性と反発弾性を両立 |
あくまで目安であり、最終的には試作を重ねて微調整するのが確実でしょう。
硬度選びで失敗しないためのポイント
硬度選びで最も多い失敗は、カタログ値だけを信じて実物を確認しないことです。
同じショア硬度でも、メーカーや材料の種類によって触感はかなり異なります。
可能であれば、複数硬度のサンプルを取り寄せて比較検討することを強くおすすめします。
ゴムの3Dプリンターの具体的な用途と活用事例
続いては、実際の産業現場でどのように活用されているのか、具体的な事例を確認していきます。
ゴムライク材料は、試作用途にとどまらず、少量生産の最終製品にも使われ始めています。
製造業における試作・治具への活用
製造ラインで使う緩衝材や滑り止め治具を、必要な形状にあわせて即座に出力できるのは大きな利点です。
従来は既製品を加工して代用していた部分も、専用設計で作れるようになりました。
結果として、作業効率や安全性の向上につながるケースも増えています。
医療・福祉分野での活用
医療分野では、義肢のクッション部分や、患者ごとに形状が異なる装具の試作に使われています。
一人ひとりの体型に合わせたオーダーメイド対応がしやすいのは、3Dプリンターならではの強みでしょう。
シリコンに近い柔らかさを再現できるゴムライクレジンは、医療モデルとの相性が特に良好です。
プロダクトデザイン・日用品への活用
スマホケース、イヤホンパーツ、スポーツ用品のグリップなど、身近な日用品への応用も進んでいます。
デザイナーが試作段階で実際の握り心地を確認できる点は、大きなメリットではないでしょうか。
量産前の検証コストを大幅に下げられることも、導入が進む理由の一つでしょう。
まとめ
ここまで、ゴムの3Dプリンターとは何か、その造形方法や材料の違い、硬度の考え方、具体的な用途について解説してきました。
ゴムの3Dプリンターとは、ゴムそのものではなく、ゴムライクレジンやTPU・TPEといった柔軟樹脂を使って弾性のある造形物を作る技術の総称です。
光造形方式は高精細な仕上がりが得意で、FDM方式はコストと扱いやすさに優れています。
材料選びでは、TPUかTPEか、そしてどのショア硬度が適しているか、この2軸で検討するのが基本でしょう。
試作品のグリップから医療用モデル、産業用治具まで、活用の幅は今後さらに広がっていくはずです。
自社の用途に合った材料と造形方式を見極め、ぜひゴムの3Dプリンティングを試作開発に役立ててみてください。
