CNCと3Dプリント：違いは何ですか？

新しい部品を作成する場合は、CNC機械加工と3D印刷の2つの製造方法を利用できます。 g 。今日では両方のプロセスが標準ですが、それぞれがさまざまな要求を満たすように進化しているため、どちらの方法がニーズに最も適しているかを知ることが重要です。

CNC加工の概要

コンピューター数値制御（CNC）は、サブトラクティブマニュファクチャリングの一般的なタイプです。、つまり、必要なコンポーネントを切り分けます 材料の大きなブロックから。 MITは1950年にこのテクノロジーを導入しました s 、そしてそれ以来、それは製造業の定番となっています。このため、従来の製造業と呼ばれることもあります。

CNC機械加工 丈夫で正確な寸法の部品を製造できます。エンジン、飛行機の機械、その他の頑丈な部品が必要な分野に最適な傾向があります。木工、レタリング、彫刻などの業界で一般的です。

仕組み

まず、エンジニアが CAD、またはコンピュータ支援ソフトウェアを使用して2Dまたは3Dモデルを作成します。 e 。次に、CADファイルは、コンピューター支援製造（CAM）プログラムを使用して命令に変換されます。命令が作成されると、後処理プログラムがそれらを特定のコマンドに変換し、実行のためにCNCマシンに転送します。

このプロセスは通常、一連の回転工具と鋭利な刃が切り取られた材料のブロックから始まります。より基本的なマシンの中には3つの軸に沿って移動するものもありますが、高度なマシンには4つまたは5つの軸があります 軸。 ステッパーまたはサーボモーター 動きが正確であることを確認してください。

CNCマシンの一般的なタイプは次のとおりです。

ミルズ 、回転切削工具を使用してコンポーネントを彫刻します。
旋盤、スピンドル上で材料を回転させます。
グラインダー 、砥石を使用して切断します。
ドリル 、回転ドリルを使用して静止材料を彫ります。
ルーター 、木材、プラスチック、板金から大規模なコンポーネントを切り取ります。
プラズマ切断機 、プラズマトーチを使用して2次元形状を板金に切断します。
レーザーカッター 、強力な切削工具 金属、プラスチック、木材の切断に適しています

CNCマシンでは、必要なカットを行うために、ドリルやのこぎりなどの複数のツールを使用することがよくあります。 CNCマシンは、効率を最大化するためにさまざまなツールを単一の「セル」に組み合わせることができます。ほとんどの新しいCNCマシンは完全に電子的です。

3Dプリントの概要

3D印刷は、アディティブマニュファクチャリングの通称です。、これは、製品を下から上に構築し、一度に1つのレイヤーを追加することを指します。 1980年代後半にMITで発明され、プロトタイピングでの最初の使用が見つかりました。、しかし、そのアプリケーションはその後、さまざまな分野に拡大しています。

3D印刷と積層造形は、臓器、補綴物、インプラントを作成できる医療分野で非常に役立ちます。。食品業界もこのテクノロジーを利用して、層ごとに絞り出すことで食品を生産しています。。アーティストは定期的にアートワークを作成するために使用し、ファッションデザイナーはアパレルやジュエリーを作成するために使用します。

3D印刷には、いくつかのエキゾチックなアプリケーションもあります。人々はそれを使って3Dセルフィーを作ることができます珊瑚の形をした構造を作成して、損傷したサンゴ礁を修復します。。 NASAは、スペースクラで部品を製造するための無重力3Dプリンターも開発しました。 フィート 。

仕組み

まず、エンジニアがCADを使用して3Dモデルを作成します。もう1つのオプションは、3Dスキャナーを使用することです。これは、実際の3Dオブジェクトの形状と外観を分析し、そこからデジタルモデルを作成するデバイスです。 3番目の選択肢は、写真測量を使用することです写真を分析するだけで3Dオブジェクトを作成するのに役立つソフトウェア。

次に、完成したモデルのエラーが分析されます。エラーには通常、穴と交差する面が含まれます。。

次に、スライサーと呼ばれるプログラムが、モデルを一連の薄い2Dレイヤーに変換し、Gコードファイルを生成することにより、3Dプリンター用のモデルを準備します。このファイルには、プリンタが実行するための一連の指示が含まれています。

次に、3DプリンターがGコードファイルを読み取り、材料を一度に1層ずつ配置して、3次元オブジェクトを生成します。プリンタがこれらのレイヤーを配置する方法はさまざまですが、一般的な方法は次のとおりです。

溶融堆積モデリング 、プラスチックフィラメントを使用して製品を製造します。
選択的レーザー焼結 、金属粉末を加熱して溶かします。
選択的レーザー溶融 、材料を完全に溶かして金属粉末を溶かします。
ステレオリソグラフィー 、光を使用して分子の鎖を結合させ、ポリマーを形成します。

モデルのサイズと複雑さ、および使用する方法に応じて、印刷プロセスは数時間から数日続く場合があります。

最終ステップとして後処理が必要になる場合があります。コンポーネントは、だれでも使用する前に、洗浄、研磨、または密封する必要がある場合があります。

3DプリントとCNC機械加工の主な類似点

CNC機械加工と3D印刷には、いくつかの基本的な共通点があります。

3Dモデルに基づいて3D製品を作成します。
コンピューターからの指示に従うことでこれを行います。
STLおよびOBJファイルタイプと互換性があります 。
彼らはテクノロジーの最前線にいます。
今日では一般的です。

ただし、これらの基本的な類似点を超えて、CNC機械加工と3D印刷は大きく異なる要求を満たし、異なる利点を提供します。

3DプリントとCNCフライス盤の主な違い

2つのプロセスを区別するいくつかの主要な要因もあります。

1。無駄

アディティブマニュファクチャリングとサブトラクティブマニュファクチャリングの主な違いの1つは、それらが生成する廃棄物の量です。 CNC機械加工は材料を取り除くため、リサイクルできない多くの廃棄物を生成することになります。ご想像のとおり、クリーンアップは面倒な傾向があります。ただし、3Dプリンターは、部品の製造に必要な正確な量の材料のみを使用するため、後のクリーンアップは必要ありません。 3Dプリンターは、製造中に振動しないため、騒音も少なくなります。

2。ファイルタイプ

上記の2つのファイル形式を除いて、CNC機械加工と3D印刷は、互いに互換性のないファイルタイプを使用します。

3。パーツのサイズ

CNCフライス盤を使用すると、さまざまなサイズの部品を幅広く作成できます。一方、3D印刷では、作成するパーツを印刷ベッドより大きくすることはできません。 できる 3Dプリンターで大きなコンポーネントを作成しますが、コンポーネントを小さなパーツに分割し、それらのパーツを別々に印刷してから組み立てる必要があります。言うまでもなく、これは製造プロセスに多大な時間を追加します。

4。材料の入手可能性

CNC製造は、幅広い材料で機能します、金属合金、木材、アクリル、モデリングフォーム、熱可塑性プラスチックなど。対照的に、3Dプリンターは、主にプラスチック、金属、ポリマーを使用して、より限られた数の材料で動作します。融点の高い金属では使用できません。 CNCマシンは、多くの材料に対応するだけでなく、新しい材料の使用にも簡単に適応できます。一方、3Dプリンターは、1つの素材でしか機能しません。

5。スピード

CNCと積層造形のもう1つの重要な違いは、速度です。製品の大量生産に関しては、CNC機械加工は、各部品を生産する機械の組立ラインを伴うため、より高速です。 1台の3Dプリンターで製品全体が最初から最後まで作成されるため、大規模な生産にはあまり適していません。

6。生産

CNC機械加工はより正確で、最も近いマイクロメータに精度を提供します 。これは、CNCマシンの方が許容誤差が大きいためです。 3D印刷は、まだこのレベルの精度を達成するにはほど遠いです。

7。再現性

CNCマシンは、毎回同じ方法で一貫して製品を製造できます。

8。品質

CNCマシンは許容誤差が大きいため、より洗練された外観の製品を製造できます。製造中に材料が変形することはありません。ただし、3Dプリンターで作成されたパーツは曲がったり反ったりする傾向があり、特に曲線の周囲にレイヤーラインが表示される可能性があります。一部の3Dプリンターは高い精度を約束しますが、それでもタイミングで失敗するように管理します es 。どちらの製造方法にも幾何学的な制限があります。たとえば、CNCは非常に薄い壁を作成できますが、3D印刷にはこの点で制限があり、エンドエフェクタのサイズによってその能力が決まることがよくあります。

サブトラクティブ製造とアディティブ製造

3D印刷とCNC機械加工のもう一つの重要な違いは、1つはサブトラクティブ製造の一種であり、もう1つはアディティブ製造の一種であるということです。製造の1つの形式は、材料を除去することによって部品を成形し、もう1つの形式は、材料を追加することによって部品を作成します。

サブトラクティブマニュファクチャリング

CNC機械加工は、サブトラクティブ製造の一形態です。機械工は、ブランクと呼ばれる材料のブロックから始めます。次に、スピニングツール、ドリル、カッターを使用してブランクを成形し、ブランクから材料を取り除きます。ブランクは、プラスチック、木、または金属で作ることができます。

サブトラクティブマニュファクチャリングは、ブランクから除去された材料の形でかなりの量の廃棄物を生成します。これの利点は、通常、パーツを切断および成形する際の精度を高めることができることです。

アディティブマニュファクチャリング

3D印刷は、製造に付加的なアプローチを取ります。ブランクからマテリアルを切り取る代わりに、一度に1レイヤーずつオブジェクトにマテリアルを追加します。レイヤーは互いに結合し、プリンターはパーツが完成するまでレイヤーを追加し続けます。アディティブマニュファクチャリングで使用される材料には、多くの場合、樹脂、金属粉末、プラスチックフィラメントが含まれます。

アディティブマニュファクチャリングは、サブトラクティブよりも廃棄物が少なくなります。また、パーツの形状に関してより自由で柔軟性があります。

製造タイプを選択する際の重要な決定要因

CNC機械加工と3D印刷の長所と短所を検討しているので、他の要素も考慮する必要があります。

1。コンポーネントの複雑さ

3D印刷は、その付加的な製造方法のため、複雑な形状の部品に適していることがよくあります。ただし、コンポーネントは単一の素材でしか作成できないため、複数の素材でパーツを作成するには、素材ごとに1台の3Dプリンターを使用する必要があります。

2。カスタマイズ

3Dプリンターは、よりカスタマイズされた独自の製品の作成にも優れています。アーティストはそれらを使用して芸術作品を作成することが多く、歯科などの医療業界はこのテクノロジーを利用して、特定の患者に適したユニークなアイテムを作成します。。

3。所要時間

CNCは、特に大規模生産において、3D印刷よりもはるかに高速です。これは、一般に、大きな素材から切り取って何かを作成する方が、何もないところから何かを作成するよりも時間がかからないためです。他の要因により、3Dプリンターの速度が低下します。作業中は、正しく動作させるために速度を落とさなければならないことがよくあります。また、3Dプリンターで製品の製造が終了しても、作業はまだ完了していません。コンポーネントを洗浄または研磨する必要がある場合があります。コンポーネントの形状は、両方の製造方法の速度に影響を与える可能性があります。コンポーネントの表面積は、CNCミルが製品を仕上げる速度を決定しますが、コンポーネントの総体積は、3D印刷にかかる時間の鍵となります。

4。精度

CNCの場合、精度を犠牲にすることで生産速度を上げることができます。これは、プロトタイプのテストなど、時間が短く、高レベルの精度を必要としない場所を利用するのに適しています。一方、3Dプリンターは、生産速度を上げることはできません。そのための唯一の方法は、より高速なプリンタを購入することです。

5。柔軟性

通常、コンポーネントの作成には時間がかかりますが、3Dプリンターは柔軟性があり、ジョブをすばやく切り替えることができます。したがって、少量の異なるアイテムを作成する場合は、3Dプリントの方が適している可能性があります。

6。費用

CNCと3D印刷のコストは、多くの場合、必要なアイテムの数によって異なります。大量のものを作りたい場合は、単位あたりのコストが下がるので、CNCの方が適しています。。 3D印刷の場合、ユニットあたりのコストはいくつ作成しても同じであるため、通常、少量の場合の方が経済的です。ただし、それでも、CNC機械加工は、金属を含む製品の方が費用効果が高くなる可能性があります。 CNC製品の価格は、製品がより複雑になり、より高い精度が要求されるにつれて上昇します。プロジェクトの複雑さに関係なく、3Dプリント製品の価格は同じままです。

7。製品量

CNCは大量生産に適合しているため、一度にはるかに高い出力を生成できます。 CNCマシンは、何百もの部品を生産できます 3Dプリンターで1台だけ作るのにかかる時間です。

8。コンポーネントの材質

CNCプリンターと3Dプリンターはほとんど異なる材料で動作するため、必要な材料によって、使用する必要のあるテクノロジーが決まる場合があります。 CNCは、高密度の金属、木材、ワックス、プラスチックなど、幅広い材料に対応できます。重金属に対応できるため、エンジン、飛行機、および部品の特に強度と耐熱性が要求されるその他の要求の厳しい環境向けのコンポーネントの構築に適しています。 3Dプリンターは、特定のプラスチックや樹脂など、より少ない種類の材料で動作します。これらの材料は通常、エンジンやその他の機械の部品として機能するのに十分な強度がありません。 3Dプリンターは、自宅で個人的に使用する製品を作成するのに適しています。