印刷または機械加工されたプロトタイプ？プロセスがプロトタイプにどのように影響するか

プロトタイピングは開発プロセスの重要なステップです。コンピューターで確認できないものや、部品を手元に置いて評価する方が簡単なものがあるため、CAD環境の外で設計を検証することが重要です。ほとんどの人間規模のアイテムの場合、これは2つの主要なテクノロジー間の決定につながります。機械加工または3Dプリント。歴史的に、これは3D印刷材料がもろく、高価で、かなり粗いものに限定されていたため、かなり簡単な決定でしたが、技術と材料が向上するにつれて、機械加工部品の代わりに3D印刷を使用することがより魅力的になります。

決定する際には、コスト、タイムライン、形状、および材料特性に関連する各プロセスの長所と短所を評価することが重要です。 3D印刷が優れたオプションであり、機械加工部品を選択する方が5倍優れている場合の5つの事例を見てみましょう。

必要に応じて3Dプリントを使用してください：

1。注目度の高い部分 ：3D印刷の大きな利点は、通常、詳細を追加するのに費用がかからないことです。複雑なリブの配列を製造するように機械工場に依頼すると、常にコストが高くなりますが、3D印​​刷では、これらのリブは実際に使用される材料の量を減らし、それによってコストを削減します。内部シャープや押し出しロゴ/テキストなどの機能も、機械加工部品で発生する追加コストなしで追加できます。

2。ビジュアルモデル： 投資家や将来のクライアントにアイデアを販売するには、機能しなくても、最終製品と同じように見える部品を用意することが有益です。 3D印刷は、機械加工された部品に必要な妥協なしに部品を設計どおりに正確に作成できるため、これを実現するのに最適です。 3Dプリントは、最終的な工具部品に合わせてペイント技術を使用して、さまざまな色やテクスチャで簡単に仕上げることもできます。

3。推測して確認する： 多くの場合、参照するCADデータがなくても、既存の別の部品に適合する部品を作成することは珍しくありません。このような場合、3D印刷は、設計されたパーツと既存のパーツの間のはめあいが意図したとおりに一致し、幾何学的な微調整をチェックするために非常に迅速に反復が行われることを確認するためのツールとして最適です。

4。 人間工学的評価： 3D印刷は、正しい感触が得られるまで、アイデアの複数の構成とマイナーな反復をテストするのが迅速でかなり安価であるため、人間工学的評価に最適です。台所用品の輪郭のあるハンドルのようなアイテムの場合、曲面は多数の仕上げパスを必要とするため、機械加工は大規模でコストがかかる可能性があります。逆に、曲面の印刷には直線と同じくらいの時間がかかります。

5。アセンブリのモックアップ： 複雑なシステムでは、コンピューターで設計することが1つです。現実の世界で組み立てることができるのはまったく別のことです。 3D印刷は、さまざまなコンポーネントのボリュームをモックアップして、高密度のアセンブリを組み立てるときにファスナーにアクセスできるようにするのに非常に効果的です。

必要に応じて機械：

1。厳しい公差 ：3D印刷よりも機械加工を選択する最も重要な理由は、部品が設計に正確になるようにすることです。ハイエンドプリンタでも、0.05mm（.002 "）をはるかに超える精度を期待することはできません。これは、正確なアセンブリの取り付けを確認するのに十分でないことがよくあります。ほとんどの有能な機械工場は、+-。025mm（.001 "）の許容範囲内で、必要に応じてさらに厳しいプロトタイプを簡単に作成できるはずです。

2。材料特性：

強み： 3D印刷材料は、もろい石膏バインダージェットプリンターから長い道のりを歩んできましたが、処理された材料に一致する材料を見つけることや、ネイティブ材料のブロックから部品を機械加工することは依然として困難です。

弾性係数： プロトタイピングの最良のケースの1つは、製品の「感触」を評価することです。ボタンやキャッチなどは特に個人的なものになる可能性があります。ラッチの開放力はかなり簡単に計算できますが、手元に部品がないと、その力を「感触」に直接関連付けることは困難です。ただし、スナップとボタンはばね力を提供するために材料の曲げ弾性率に依存しているため、パーツを単純に印刷することはできません。そのため、製造材料と同じ弾性率の材料からプロトタイプを作成する必要があります。

等方性プロパティ： ほとんどの3D印刷部品には、プロセスのレイヤーごとの性質から生じるかなり明確な横線があります。これらは多くの場合化粧品ですが、これらの線の方向によって材料特性に違いがあるため、すべての方向に等しい強度が必要な場合は、母材が均質になるため、機械加工部品を使用するのが最適です。図5横縞印刷方向は、印刷失敗の自然な出発点です

プロセス評価： プロトタイプが、射出成形で通常使用されるような熱可塑性材料の特性に依存している場合、一部の3D印刷技術はあなたを失望させます。 SLAおよびその他の樹脂ベースの印刷技術により、熱硬化性材料が得られます（つまり、溶融しません）。したがって、熱ねじインサートの正確な引き抜き強度を確保しようとしている場合は、目的の材料からプロトタイプを加工するのが最適です。 。

3. 大音量： 3D印刷材料は高価であるだけでなく、大きな部品を印刷できる機械はさらに高価です。これは通常、ベンダーが投資を償却する必要があるため、ボリュームあたりのコストが高くなることを意味します。したがって、大きくて単純な部品を作成する場合、特に40ポンドの機械加工可能なフォームなどの低コストのプロトタイピング材料を使用できる場合は、機械加工の方が安価であることがよくあります。

これらすべてのケースには明らかに例外がありますが、プロトタイピングに適用される3D印刷技術の現在の状況では、これらの長所と制限を念頭に置いて、生産投資を進めるために必要なすべての検証を提供するプロトタイプにつながるはずです。 1つのプロセスが完璧な答えというわけではないことに注意してください。たとえば、両方のプロセスを混合すると、コストを最適化することができます。人間工学とショーのために3D印刷モデルを使用しますが、スナップ感を評価するために機械加工されたピースを使用します。必ずプロトタイピングベンダーに最終部分のユースケースを知らせてください。ほとんどの企業はどちらかのプロセスを利用でき、ニーズに基づいて正しい方向に導くことができます。