CNC加工と3Dプリント：ラピッドプロトタイピングプロジェクトにはどちらが良いか？| ソガワークス

CNCマシニングと3Dプリンティング、カスタマイズ部品の用途にはどちらが適していますか？3DプリンティングとCNCマシニングの実用的な違いや、プロトタイプや完成品の製造に最適な技術を選択する方法をご覧ください。

CNCマシニングと3Dプリンティングの簡単な紹介

CNCマシニングは、様々な回転工具を利用して、ブランクと呼ばれる固体の原料ブロックを完成品に近い部品に変える、一般的な減法的製造技術として際立っている。CNCマシニングは、その再現性、高精度、さまざまな材料を扱う汎用性で知られており、小規模生産から中・大量生産まで好まれる方法である。

一方、アディティブ・マニュファクチャリングに分類される3Dプリンティングは、専用の工具や治具を必要とせずに、レイヤーごとにパーツを造形する。この方法は、CNC機械加工に比べて初期設定コストを最小限に抑えることができる。

CNCマシニングと3Dプリンティングは動作が異なりますが、特にプラスチックや金属など様々な材料から作られるプロトタイプや機能的な最終使用部品の領域では、その用途は重複しています。この記事では、カスタムパーツに最適な製造技術を選択するためのガイドとして、技術的に考慮すべきポイントを掘り下げます。

3DプリンティングとCNCマシニング：正しい製造技術の選択

3DプリンティングとCNC機械加工のどちらを選ぶかを決める際には、いくつかの要素が絡んできます。一般的なガイドラインとして、サブトラクティブプロセスで簡単に製造できる部品は、一般的にCNC機械加工で製造されます。CNC機械加工は、3Dプリンティングと比較して、すべての寸法で優れた寸法精度と機械的特性を誇りますが、特に少量の場合は、価格が高くなる可能性があります。

3Dプリンティングの最適シナリオ：

非常に複雑で、トポロジーが最適化された形状。
迅速な納期が必要。
予算の制約（3Dプリンティングは一般的に少量生産で費用対効果が高い）。
少数の同一部品（10個未満）の生産。
柔軟なTPUのような、機械にとって難しい素材への要求。

数量が多い場合（数百、数千の部品）には、射出成形のような従来の成形技術の方が経済的に実行可能かもしれない。

部品の数3DプリントとCNC加工の選択

生産する部品の数量は、意思決定プロセスにおいて非常に重要です。以下は、部品と材料の数に基づく内訳です：

部品数	1-10	10-100	100-1000	1000+
プラスチック	3Dプリンティング	3Dプリンティング	CNC機械加工（射出成形を検討）	射出成形
メタル	3Dプリント＆CNCマシニング	CNCマシニング（3Dプリントも検討）	CNC機械加工（ダイカストも検討）	ダイカスト

素材の比較：金属の加工とプラスチックの印刷

CNCマシニングは主に金属を扱うが、熱可塑性プラスチック、アクリル、針葉樹、広葉樹、モデリングフォーム、加工用ワックスなどにも柔軟に対応できる。3Dプリンティングは熱可塑性プラスチックと熱硬化性プラスチックに重点を置いており、金属、セラミック、ワックス、砂、複合材料、生体材料のプリンティングを可能にする技術もある。

CNC加工材料：

プラスチックABS、ナイロン、ポリカーボネート、PEEK
金属：アルミニウム、ステンレススチール、チタン、真鍮
3Dプリンティング材料：
プラスチックナイロン、PLA、ABS、ULTEM、ASA、TPU
金属：アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、インコネル

複雑な部品の製造：CNCマシニングと3Dプリンティングの比較

パーツの複雑さは、3DプリンティングとCNC機械加工のどちらを選ぶかにおいて非常に重要である。CNC加工では、工具のアクセス、クリアランス、四角いコーナーを加工できないことに関連する設計上の制約があります。再位置決めは、加工時間と労働時間を増やし、治具や固定具を必要とする可能性があり、最終価格に影響します。

対照的に、3Dプリンティングは幾何学的な制約が少ない。プロセスによってはサポート構造が必要になることもあるが、設計の自由度と複雑さの許容量は、CNC機械加工に関連する考慮事項を上回る。

製造ワークフロー：3DプリンティングとCNCマシニングの比較

製造ワークフローを理解することは非常に重要である。CNC機械加工では、機械オペレーターが工具の選択、主軸の回転数、切削経路、パーツの位置変更の可能性などを決定し、労働集約的なプロセスを伴います。一方、3Dプリンティングでは、オペレーターがデジタルファイルを準備し、向きを選択し、最小限の人的介入でプリンターに造形作業を任せることで、プロセスが簡素化されます。

後加工：3DプリントとCNC機械加工の比較

3DプリンティングとCNC機械加工は、機能的および外観的な品質を向上させる後処理方法の恩恵を受けます。一般的な後処理技術には、CNC機械加工ではビーズブラスト、陽極酸化処理、粉体塗装があり、3Dプリンティングではメディアブラスト、サンディング＆ポリッシング、マイクロポリッシュ、金属メッキがあります。