3DプリンティングとCNCを融合させたラピッドプロトタイピング

CNCによるラピッドマニュファクチャリング

製造業界には、「試作やラピッドマニュファクチャリングにおいて、3DプリンティングかCNC加工のどちらかを選ばなければならない」という誤解が広まっています。つまり、3Dプリンティングを採用すればCNCは検討すべきではない、あるいはその逆だという考え方です。一見するとこの考えにも一理あるように見えますが、業界は常に進化しており、この2つの分野を橋渡しするソリューションが優れた成果を上げています。

本記事では、3DプリンティングとCNCフライス加工の概要を解説し、いくつかの迷信を払拭し、両プロセスを統合することで試作のギャップを埋め、製造能力と汎用性を拡大する方法をご紹介します。

3DプリンティングとCNC加工のメリットを理解する

3DプリンティングとCNC加工にはそれぞれ利点があり、プロジェクトの内容によって適した方が異なります。3Dプリンティングは積層造形で立体的な試作品を作り、CNCフライス加工は削り出し（減法製造）で材料を除去して形状を作ります。

事実、両技術には限界があります。しかし、それらを組み合わせることで短所を補い、完成度の高い試作品を生み出せます。

3Dプリンティングは量産に必要なスピードが出せず、「2つの中で安い方」と勘違いされがちです。

CNCフライス加工は多くの業界で試作の第一選択肢ですが、「CNCには高度な熟練工が必要」という誤解から、より手間とコストがかかると思い込むケースがあります。

CNCマシンか3Dプリンターかの選択は、価格、部品サイズ、必要な材料によって決まります。

これは人間の本質とも言えます。人は慣れ親しんだ方法を好みがちです。それが特定のプロセスへの盲目な忠誠心を生み、実際の能力や適用性とは無関係になります。ある手法に精通しているからといって、それがあらゆる問題やプロジェクトに最適とは限りません。

ツールボックスを多様化すればプロセスが効率化し、より良い結果が得られます。Mythbustersのアダム・サベージは「どんな道具の中にもハンマーがある」と言いました。外見は違っても、目指すゴールや解決策は同じだということです。

例えば、3Dプリンティングで治具を作り、その部品をCNCで削り出すといった使い方ができます。スマートフォンの筐体を例に取ると、DATRONのバキュームテーブルで削り出しつつ、3Dプリンターで複雑な形状に合わせたソフトジョーやカスタム真空治具を作って保持するといった具合です。つまり、一方のプロセスを他方で補完するのです。

では、3DプリンティングとCNCフライス加工を巡るいくつかの迷信を紐解いていきましょう。

迷信その1：コスト

設備の総所有コストで評価すると、以下のことが分かります。

一般的には3Dプリンティングの方がCNCフライス加工より安いと思われています。しかし、どちらが安いかは一概には言えません。安価な3Dプリンターは性能が疑わしいものもあります。一方で、初期コストに関わらず、ほとんどの3Dプリンターは維持費が比較的安価です。

これも性能次第です。選択的レーザー焼結（SLS）を用いる金属3Dプリンターは、材料費とメンテナンスコストが高額です。さらに、粉末材料の取り扱いには健康被害や爆発のリスクがあり、専門的な知識と追加投資が必要です。

CNCフライス盤も同様です。ハイエンドなCNCは高価な3Dプリンターと同等以上のコストがかかりますが、卓上型CNCならエントリー級3Dプリンター並みに安価です。

迷信その2：高精度と公差

「3Dプリンティングの方が精度が高い」と思われがちですが、実際にはCNCフライス加工の方が優れていると認識されています。正確には、CNCフライス加工が3Dプリンティングを精度で上回る分野の一つです。

3Dプリンティングの精度は大きく向上しましたが、最終的な仕上がりはCNC切削部品には及びません。

デザインが審美性重視で厳しい寸法公差が不要でも、「この一箇所だけ特定の嵌合が必要」というケースがあります。そんな時は3Dプリンティングで全体を造形し、DATRONで厳公差が必要なフィーチャーだけを仕上げ加工すれば良いのです。

迷信その3：使いやすさ

「CNCフライス加工には高度な専門知識と熟練工が必要」という思い込みから、3Dプリンティングを選ぶケースがあります。これもCNCの実態を誤解しています。

過去20年の3Dプリンティングの普及により、「ものづくりのハードル」が下がりました。3Dプリンティングはシンプルで、学習曲線が短く、大半の作業をソフトウェアが担います。

ここでDATRONが登場します。DATRONのマシンとコントローラーはユーザーフレンドリーで、従来のCNCほど専門知識を必要としません。我々の目標は、CNCフライス加工につきまとう「敷居の高さ」を取り払い、誰でも使える体験を提供することです。DATRONマシンは、より多くの人々にとって身近なものになりました。

これは3Dプリンティングが積層造形にもたらした「子供でも使えるレベルのアクセシビリティ」へのオマージュです。

3Dプリンティングは我々に発想の転換を促し、使いやすさを高め、3DプリンティングとCNCフライス加工の連携をよりシームレスにしました。

協働が生む優れた成果

3DプリンティングとCNCフライス加工をどう連携させるかを整理すれば、材料の限界を押し広げ、より高品質な試作品を生み出せます。場合によってはそのまま量産へ移行できる完成部品が得られることもあります。

3Dプリンティングは金属を含む多材料対応へ向かっていますが、その潜在的な汎用性は、多額の初期投資を厭わない一部のユーザーを除き、まだ手の届かない領域です。多くの人は、新しく高価なプロセスの「実験台」になることを避けたがります。

そのため、これらの進歩が定着するまでは、CNCフライス加工がより賢く信頼できる選択肢となります。

例えば、試作はプラスチックで行うが、最終製品は剛性のある金属にしたいというケースです。これは消費者向け電子機器の人間工学でよくあります。製品の重量は質感や美観と同等に重要です。軽量なプラスチックは安っぽく感じられ、金属のずっしりとした重みが「高品質」と結びつけられるからです。

この場合、CNCフライス加工で少量の材料を削り出して重量感のある部品を作る方が、3Dプリンティングで全材料を積層するより大幅に時間を節約できます。

現代の製造業者に求められているのは、サベージの言葉通り、利用可能なツールを「ハンマーとしての質」で見極めることです。

3DプリンティングとCNCフライス加工のソリューションを使いこなすことは可能です。DATRONがその橋渡し役となり、両方を可能にし、より多くのことを実現します。

弊社のソリューションが貴社の製造プロセスをどう強化できるか、常にご相談をお受けしています。3D試作のギャップをDATRONのCNC能力で埋める方法について、詳細はお気軽にお問い合わせください。