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シリコン・ゴムとは?|3Dプリント・試作で使用されるシリコン・ゴム材料の特徴・用途・メリット・デメリット

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シリコン・ゴムとは、柔軟性や弾性を持つ材料の総称として広く使われる言葉です。

一般的に「ゴム」と呼ばれる材料には、天然ゴムや合成ゴムなどさまざまな種類があります。その中でも**シリコーンゴム(Silicone Rubber)**は、耐熱性、耐候性、耐薬品性に優れた代表的なゴム材料です。

ゴム材料は、プラスチックのような硬い樹脂とは異なり、伸びる、縮む、曲がる、押しつぶされるといった柔軟な変形が可能です。

そのため、

  • パッキン
  • Oリング
  • ガスケット
  • シール部品
  • 防振部品
  • グリップ
  • カバー
  • クッション
  • 医療関連部品
  • 柔軟な試作品

など、さまざまな用途に使用されています。

3Dプリントにおいても、柔軟性や弾性を持つ部品を製作するために、ゴムライク材料やエラストマー系材料が利用されています。

ただし、一般的なシリコーンゴムと3Dプリント用のゴムライク材料は、材料として同じものとは限りません。

 

そのため、3Dプリントで柔軟な部品を製作する場合は、**「シリコーンゴムを使用するのか」「ゴムライク樹脂を使用するのか」「TPUなどの熱可塑性エラストマーを使用するのか」**を用途に応じて選択する必要があります。

シリコン・ゴムの特徴

ゴム材料の最大の特徴は、柔軟性と弾性です。

外部から力を加えると変形し、力を取り除くと元の形状に戻ろうとする性質を持っています。

例えば、

  • 押す
  • 引っ張る
  • 曲げる
  • 圧縮する
  • 伸ばす

といった変形が可能です。

この特性を利用して、硬い部品同士の隙間を埋めたり、振動を吸収したり、気体や液体の漏れを防いだりする用途に使用されます。

 

シリコーンゴムは、一般的なゴム材料の中でも特に耐熱性、耐候性、耐紫外線性などに優れていることが特徴です。

シリコーンゴムとは?

シリコーンゴムとは、シリコーンを主成分とする合成ゴムです。

一般的なゴム材料とは異なり、シリコーン特有の化学構造を持つことから、幅広い温度環境で使用される材料として利用されています。

シリコーンゴムの代表的な特徴は、

  • 耐熱性
  • 耐寒性
  • 耐候性
  • 耐UV性
  • 電気絶縁性
  • 柔軟性
  • 弾性

などです。

そのため、

  • 自動車部品
  • 電子部品
  • 電気機器
  • 医療関連製品
  • 食品関連製品
  • パッキン
  • Oリング
  • ガスケット

 

など、幅広い分野で使用されています。

3Dプリントにおけるシリコン・ゴム

3Dプリントで「ゴムのような柔らかい部品」を製作する方法はいくつかあります。

代表的な方法として、

  • ゴムライク樹脂による3Dプリント
  • TPUなどのエラストマー系材料による3Dプリント
  • シリコーン材料を使用した特殊な3Dプリント
  • 3Dプリントした型によるシリコーン成形
  • 3Dプリント型を使用した真空注型

などがあります。

重要なのは、「柔らかい部品を3Dプリントすること」と「シリコーンゴムを3Dプリントすること」は同じではないという点です。

例えば、光造形方式で使用されるゴムライク樹脂は、柔軟な造形品を製作できますが、一般的なシリコーンゴムとは材料特性が異なります。

一方、実際のシリコーンゴム製品を作りたい場合は、3Dプリンターで原型や型を製作し、その型を利用してシリコーンを成形する方法もあります。

そのため、柔軟な部品を製作する場合は、

3Dプリントで直接作るのか

3Dプリントで型を作るのか

シリコーンゴムを成形するのか

 

を最初に決めることが重要です。

シリコン・ゴムのメリット

1.柔軟性と弾性に優れている

ゴム材料の最大のメリットは、柔軟性と弾性です。

硬い樹脂では対応できない、

  • 曲げる
  • 伸ばす
  • 押しつぶす
  • 圧縮する

といった変形が可能です。

そのため、柔軟なカバーやパッキン、シール部品などに適しています。


2.衝撃や振動を吸収できる

ゴムは変形することで、衝撃や振動を吸収することができます。

そのため、

  • 防振ゴム
  • クッション
  • 衝撃吸収材
  • 防音部品
  • 機械の振動対策

などに使用されています。

3Dプリントでも、ゴムライク材料を使用することで、製品の振動や接触状態を確認する試作品を製作できます。


3.シール性能に優れている

ゴムは、圧縮することで隙間を埋めることができます。

この特性を利用して、

  • Oリング
  • ガスケット
  • パッキン
  • シール
  • 防水部品

などに使用されています。

液体や気体の漏れを防ぐ必要がある部品では、ゴム材料が重要な役割を果たします。


4.シリコーンゴムは耐熱性に優れている

シリコーンゴムは、一般的なゴム材料と比較して、幅広い温度環境で使用できることが特徴です。

そのため、

  • エンジン周辺部品
  • 電子機器
  • 調理器具
  • 家電製品
  • 工業用パッキン

などに使用されています。

ただし、実際の使用可能温度はシリコーンゴムの種類や配合によって異なるため、材料メーカーの仕様確認が必要です。


5.耐候性・耐UV性に優れている

シリコーンゴムは、屋外環境でも比較的安定した性能を維持しやすい材料です。

紫外線や雨などの影響を受ける用途でも使用されることがあります。

そのため、

  • 屋外用シール
  • 建築関連部品
  • 自動車関連部品
  • 屋外機器

などに活用されています。


6.電気絶縁性に優れている

シリコーンゴムは、優れた電気絶縁性を持つ材料としても利用されています。

そのため、

  • 電線被覆
  • コネクター部品
  • 電子機器
  • 電気機器

などの分野でも使用されています。

シリコン・ゴムのデメリット

1.硬い樹脂材料と比較して寸法精度を出しにくい

ゴム材料は柔軟に変形するため、硬質樹脂と比較すると、寸法測定や組み付け精度の管理が難しくなる場合があります。

特に柔らかい材料では、測定時に押す力によって形状が変わることがあります。

そのため、精密な寸法が必要な部品では、材料の硬度や形状を考慮する必要があります。


2.接着や塗装が難しい場合がある

シリコーンゴムは、一般的な接着剤や塗料が密着しにくい場合があります。

そのため、

  • 接着
  • 塗装
  • コーティング

などの後加工を行う場合は、専用の材料や表面処理が必要になることがあります。


3.3Dプリントでは材料選択が難しい

「柔らかい3Dプリント品」を作りたい場合でも、必ずしもシリコーンゴムが最適とは限りません。

例えば、

  • TPU
  • ゴムライク樹脂
  • エラストマー系材料
  • シリコーンゴム

など、さまざまな選択肢があります。

必要な柔らかさ、伸び、耐熱性、耐薬品性、耐久性などによって、最適な材料は変わります。


4.経年劣化に注意が必要

ゴム材料は、使用環境によって徐々に劣化する場合があります。

例えば、

  • 紫外線
  • オゾン
  • 薬品

などの影響によって、硬化、ひび割れ、変色、弾性低下などが発生する可能性があります。

ただし、シリコーンゴムは一般的なゴム材料と比較して、耐候性や耐熱性に優れる傾向があります。

ゴムの種類

ゴムには、さまざまな種類があります。

天然ゴム(NR)

天然ゴムは、天然ゴム樹から採取されるラテックスを原料としたゴムです。

弾性や引張強度に優れており、タイヤや工業用品などに使用されています。


シリコーンゴム(VMQ)

シリコーンゴムは、耐熱性、耐寒性、耐候性に優れています。

幅広い温度環境で使用されるほか、電気絶縁部品やパッキンなどにも利用されています。


EPDM

EPDMは、耐候性、耐オゾン性、耐水性に優れた合成ゴムです。

自動車部品や建築用シール材、ホース、ガスケットなどに使用されています。

屋外用途に適した代表的なゴム材料の一つです。


NBR(ニトリルゴム)

NBRは、耐油性に優れたゴムとして知られています。

そのため、

  • オイルシール
  • Oリング
  • ガスケット
  • ホース
  • 自動車部品

などに使用されています。


CR(クロロプレンゴム)

CRは、耐候性、耐オゾン性、耐油性などのバランスに優れたゴムです。

自動車部品や工業用製品などに利用されています。


FKM(フッ素ゴム)

FKMは、優れた耐熱性や耐薬品性、耐油性を持つ高機能ゴムです。

 

自動車や航空宇宙、化学プラントなど、厳しい環境で使用される部品に利用されています。

シリコーンゴムと一般的なゴムの違い

「ゴム」と一言で言っても、材料によって特性は大きく異なります。

材料 主な特徴 主な用途
天然ゴム(NR) 弾性・引張強度 タイヤ・工業用品
シリコーンゴム 耐熱・耐寒・耐候性 パッキン・電気部品
EPDM 耐候・耐オゾン・耐水性 自動車・建築用シール
NBR 耐油性 Oリング・オイルシール
CR 耐候・耐油性のバランス 工業用品・自動車
FKM 耐熱・耐薬品・耐油性 高機能シール

 

このように、「柔らかいからゴムを選ぶ」のではなく、「どの環境で使うか」によってゴムの種類を選ぶことが重要です。

シリコン・ゴムはどんな用途に向いている?

シリコン・ゴムは、以下のような用途に適しています。

パッキン

部品同士の隙間を埋めるシール部品。

Oリング

液体や気体の漏れを防止する部品。

ガスケット

配管や機械部品の接合部を密閉する部品。

防振部品

機械や装置の振動を吸収する部品。

グリップ

手で持つ製品の滑り止めや握りやすさを向上させる部品。

カバー

柔軟性や衝撃吸収性が必要なカバー。

医療関連製品

柔軟性や耐熱性などが求められる製品。

食品関連製品

用途に適した材料グレードを使用した製品。

試作品

 

柔軟な製品の機能や装着状態を確認するための試作品。

3Dプリントでゴム製品を試作する方法

柔軟な部品を3Dプリントや試作で製作する場合、いくつかの方法があります。

方法1:ゴムライク樹脂で直接3Dプリント

光造形などで柔軟性を持つゴムライク材料を造形します。

試作品を短期間で製作したい場合に適しています。


方法2:TPUなどのエラストマー材料で3Dプリント

FDM方式などを利用して、柔軟性を持つTPUなどの材料を造形します。

柔軟性や耐久性が求められる部品の試作に利用できます。


方法3:3Dプリントで型を製作してシリコーン成形

3Dプリンターで原型や型を製作し、その型にシリコーンを流し込んで成形します。

**「実際のシリコーンゴムに近い製品を試作したい」**場合に適した方法です。


方法4:真空注型でゴムライク製品を製作

3Dプリントしたマスターモデルからシリコーン型を製作し、ウレタン系などの柔軟な材料を注型する方法です。

 

1個だけの試作から、複数個の試作品を製作する場合にも利用されます。

シリコン・ゴムで試作するなら

ゴムやシリコーンの試作では、最初に**「何を再現したいのか」**を明確にすることが重要です。

例えば、

柔らかさを確認したい

実際に曲げてみたい

装着性を確認したい

防水性を確認したい

パッキンとして使用したい

実際のシリコーンゴム製品を作りたい

など、目的によって適した製作方法が異なります。

単純な形状確認であればゴムライク樹脂の3Dプリント、実際のシリコーンゴム製品に近いものが必要ならシリコーン成形、複数個の試作品が必要なら真空注型など、用途に応じた方法を選択できます。

 

特に3Dプリントでは、柔らかさ(硬度)だけでなく、引張強度、伸び、耐熱性、耐薬品性、耐摩耗性などを確認して材料を選ぶことが重要です。

シリコン・ゴムのまとめ

シリコン・ゴムは、柔軟性や弾性を持つ材料として、パッキン、Oリング、ガスケット、防振部品、グリップ、カバーなど、幅広い製品に使用されています。

その中でもシリコーンゴムは、耐熱性、耐寒性、耐候性、耐UV性、電気絶縁性などに優れた代表的な合成ゴムです。

一方、ゴムには、

天然ゴム(NR)
シリコーンゴム
EPDM
NBR
CR
FKM

などさまざまな種類があり、それぞれ得意とする使用環境が異なります。

3Dプリントで柔軟な部品を製作する場合には、必ずしもシリコーンゴムそのものを直接3Dプリントする必要はありません。

ゴムライク樹脂による3Dプリント
TPUなどのエラストマー系材料による3Dプリント
3Dプリント型を使用したシリコーン成形
真空注型によるゴムライク製品の製作

など、目的に応じてさまざまな製作方法があります。

そのため、シリコン・ゴム製品を試作する際には、必要な柔らかさ、硬度、弾性、耐熱性、耐薬品性、耐久性、製作数量などを考慮し、最適な材料と製作方法を選択することが重要です。

 

アリエルでは、シリコーンゴムやゴムライク材料を含め、製品の用途や必要な性能に合わせた試作・3Dプリント方法をご提案しています。柔軟な部品、パッキン、カバー、グリップ、機能試作品などの製作をご検討の場合は、お気軽にご相談ください。

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