射出成形と3D印刷：知っておくべきことすべて

今日の企業には、ほぼすべての材料から部品を製造するための選択肢がこれまでになく増えています。そして、プラスチックから部品を製造する場合、ほとんどの場合、射出成形と3D印刷のいずれかを選択することになります。

3D印刷オプションは、消費者レベルのユーザーでも利用できるため、一般的によく知られていますが、射出成形市場は今日の時点ではるかに大きくなっています。それは約2600億ドルの価値があり、2020年にはわずか1600万である3D印刷の市場規模を小さくします。

しかし実際には、これら2つのプロセスは必ずしも競合他社ではありません。どちらも独自の貴重なニッチを埋め、特定の状況で独自の利点を持っているからです。どちらも同じような結果が得られる場合がありますが、製造に使用するプロセスはまったく異なります。

したがって、両方がどのように機能するか、最も一般的なアプリケーション、およびそれらが提供する長所と短所をよりよく理解できるように、射出成形と3D印刷について知っておく必要のあるすべてを深く掘り下げてみましょう。

基本原則

射出成形と3D印刷の違いを分析する前に、まずこれらの各プロセスの背後にある基本原則を理解する必要があります。

そして当然のことながら、どちらも主にプラスチックを扱っているため、類似点もかなりあります。

たとえば、どちらも非常に正確で、複雑な設計でも完璧な部品を製造できます。つまり、わずかな誤差でも許されない航空宇宙や医療などの業界で使用できるということです。

さらに、部品のさまざまなプロトタイプを低コストで作成してテストする必要がある場合は、どちらも優れています。これは、製品を改良したり、その機能をテストしたりするときに不可欠です。

結局、どちらも同様の結果を生み出す可能性があり、機能が重複することさえあります。それでも、彼らがそこにたどり着く方法は、あなたが最大の違いを見つけるところです。

それでは、両方の基本原則を調べてみましょう。

射出成形

名前から推測できるように、射出成形では金型を使用してプラスチック材料から複雑な形状を作成します。

必要なプラスチック材料はバレル内で混合され、そこで溶融して液体になります。次に、それらを金型に注入し、圧力をかけて金型の正確な形状を最後まで押し付けます。

その後、温度を下げることで材料を固化させ、次の部品の製造を開始します。このプロセスにはほとんど時間がかからないため、多くの部品を迅速に製造することができます。

ただし、プロセスを開始する前に、射出成形金型自体を設計および作成する必要があります。これは、実際にはプロセス全体の中で最も困難な部分です。

実際、作成する部品の複雑さに応じて、要件を満たす射出成形金型の設計には数週間から数か月かかる場合があります。したがって、洗練された射出成形プロセスを持ち、必要な時間を短縮できる経験豊富な企業と協力する必要があります。

射出成形用のハードツーリングとソフトツーリングの観点からも考慮する必要があります。ソフトツーリングは低生産工程に適し、ハードツーリングは大規模生産に適しています。

3Dプリント

射出成形プロセスが、部品の寸法と要件を満たすまでプラスチックの成形を中心とする場合、3D印刷はまったく異なるアプローチを取り、必要な形状になるまでオブジェクトをレイヤーごとに構築します。

プラスチック材料は前の層に追加され、すぐに結合され、構造の完全性とさまざまな外圧に耐える能力を保証します。

3D印刷の仕組みにより、作品の完全性を損なわない限り、内穴、隙間、珍しい形など、最も複雑な形状でも作成できます。

3D印刷を利用する業界には、スポーツ、航空宇宙、自動車、さらには古い工芸品の再構築などがあります。

射出成形プロセスと同様に、プロセスを開始する前に実行する必要のある手順があります。つまり、CADソフトウェアを使用して部品を設計し、特定の印刷ジョブ用にマシンを準備する必要があります。ただし、3Dを使用すると、通常、プロセスが短くなり、さまざまなオプションを比較的迅速にテストできます。

長所と短所

そのため、これまでに、両方のプロセスは非常に似ているが、動作方法にも根本的な違いがあることを確認しました。では、どちらが良いですか？

さて、それを理解するために、両方の主な長所と短所のいくつかを見てみましょう。

射出成形の長所と短所

長所

効率。射出成形を使用すると、特に作業可能な金型設計がすでにある場合に、比較的短時間で大量の部品を製造できます。 大規模な生産。射出成形プロセスは非常に高速であるため、サービスプロバイダーに十分な設備があれば、何百万もの部品を手頃な価格で迅速に現実的に製造できます。 耐久性。射出成形を使用して製造された部品は、構造の完全性が高く、さまざまなプラスチックを組み合わせたり、液体樹脂にフィラーを追加したりすることで、さらに補強することができます。 費用対効果。金型の設計が洗練されると、すべての部品のコストが非常に低くなるため、多くの企業がそれを大量生産に使用しています。 優れた詳細。プロセスは手頃な価格ですが、射出成形は依然として最も正確な製造方法の1つであり、複雑な部品を作成し、常に厳しい公差を確実に満たすことができます。 最小限の無駄。独自の射出成形プロセスにより、未使用のプラスチックがほとんどまたはまったく残っていないため、材料の無駄がほとんどなく、方法の有効性がさらに向上します。

短所

制限。射出成形プロセスは非常に用途が広いですが、制限があります。特定の角度を正しく実行することはより困難であり、プロジェクトの複雑さは、あなたが働いている会社がどれほど経験豊富で、有能で、知識があるかに大きく依存します。 複雑な金型の作成。生産を開始する前に、金型を設計および作成する必要があります。これは基本的に部品の反転です。そのプロセスは簡単ではなく、途中でさまざまな問題が発生する可能性があるため、使用を開始する前に数週間または数か月を費やす準備をしてください。また、金型がうまくいかない場合は、金型を交換する必要があります。これにより、時間とリソースがさらに消費されます。 初期費用が高くなります。プロセスが開始されると、射出成形よりも安価な製造方法はおそらく見つかりませんが、金型を設計するための初期費用はすぐに加算される可能性があります。したがって、プロトタイピングにも使用されていますが、小規模な生産には必ずしも意味がありません。

3Dプリントの長所と短所

長所

簡単な調整。 3D印刷で部品を製造するための金型は必要ないため、部品のデジタルデザインの調整は簡単です。何かが期待どおりに機能しない場合は、別のアプローチを試してみてください。ほとんどすぐに結果を確認できます。 初期費用が安い。射出成形とは異なり、3D印刷は、制作自体まですべてが特別なソフトウェアプラットフォームでデジタルで行われるため、多額の先行投資を必要としません。 複雑なデザイン。 3D印刷のレイヤーオンレイヤー方式により、隙間や穴などの複雑な形状を生成できるため、場合によっては利点があります。

短所

小さな部品サイズ。射出成形ソフトウェアを使用することの最大の欠点の1つは、作成できるパーツのサイズが比較的小さいことです。階層化プロセスには、スケーリングの点で制限があり、克服するのは困難です。確かに、世界最大の3Dプリンターは最近ボートを印刷しましたが、通常、より小さな寸法を見ることになります。 欠陥。レイヤリング方式はいくつかの点で効果的ですが、製造プロセス中に欠陥が生じる傾向もあります。これは特に表面に当てはまります。表面は隆起していて、少し不均一になることがよくあります。 生産が遅い。最後に、どのように見ても、3D印刷は、射出成形プロセスが提供できるほど効率的ではありません。ご想像のとおり、プラスチック材料を重ねると、数百、数千、または数百万を作成しようとすることは言うまでもなく、単一の部品を作成するのにも時間がかかります。

適切なオプションの選択方法

どちらのアプローチにも欠点がありますが、それぞれに独自の長所があるため、特定の状況に最適です。

手頃な価格で大量生産を行う必要がある場合は、射出成形で間違いはありません。一方、3D印刷は、柔軟性を高め、デザインをすばやく調整する機能を提供します。

時間に余裕がなく、今すぐ部品が必要な場合は、3Dプリントの方が適しています。ただし、最終的にスケーリングが必要になる場合は、射出成形プロセスを選択する方がはるかに理にかなっています。これは、最初に費やした時間が後の生産段階で補われるためです。

意思決定に影響を与える可能性のある決定要因は非常に多いため、両方のサービスを提供し、ニーズに最適なアプローチを見つけるのに役立つ経験豊富な企業に相談することは理にかなっています。

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結局のところ、これは大きな決断なので、時間をかけて慎重に選択肢を検討することは理にかなっています。