ポリマー CNC 加工 vs. 3D プリント:適切なものを選択するためのチェックリスト

CNC 加工と 3D プリントの両方が可能な ABS、PA (ナイロン)、PC などのポリマーがあるため、ポリマー CNC 加工をいつ使用し、3D プリントをいつ使用するかはよくある質問です。この記事では、ポリマーの機械加工と印刷の主な違いについて説明し、適切なオプションを選択するために自問する必要があるいくつかの質問を提案します。

2 つのアプローチ:サブトラクティブ マニュファクチャリングとアディティブ マニュファクチャリング

最終的な結果は似ているかもしれませんが、CNC 機械加工と 3D プリントは互いに反対の方法で機能します。

CNC 加工 (サブトラクティブ プロセス)

CNC 機械加工は、さまざまな鋭利な回転工具またはカッターを使用して余分な材料を除去することにより、プラスチック材料の固体ブロックを切断または成形して目的の製品にすることから始まる減法製造プロセスです。

3D プリント (アディティブ プロセス)

3D プリンティングは積層造形です。つまり、最初の材料は、除去製造のように除去されるのではなく、層ごとに構築されます。 3D プリントは、仮想コンピューターの設計を読み取って 3 次元オブジェクトを作成し、材料のフィラメントまたは粉末を使用して、それを実際の有形のパーツに再現します。

CNC 加工と 3D プリントのどちらを選択するかのチェックリスト

ポリマー部品を製造するために CNC 機械加工または 3D プリントのどちらを選択するかについては、いくつかの基本的な質問に答えることをお勧めします。

自分のパートはどのくらいの強度が必要ですか?

CNC 機械加工部品は等方性であり、層ごとに構築され、それらの層の間に構造的な脆弱性が生じる可能性があるため、異方性の 3D プリント部品と比較して、通常はより優れた機械的および熱的特性を示します。

結論 :部品の強度が優先される場合 (機械の機能部品など)、CNC 加工を使用することをお勧めします。美学やその他の品質のために強度が損なわれる可能性がある場合は、3D プリントが頼りになるオプションです (例:プロトタイプ)。

どのくらいで部品が必要ですか?

上記の部品を ABS で製造する必要があることを考慮すると、FDM 技術を使用した 3D プリントのターンアラウンド タイムは、Xometry では平均で約 3 ～ 5 営業日ですが、CNC 機械加工の場合、ターンアラウンド タイムは 10 日から始まります。

結論: 部品がすぐに必要な場合は、3D プリントを使用してください。

パーツはいくつ必要ですか?

必要な部品の数は、プロセスを決定する際の重要な要素です。大量の場合、大量に印刷された部品と比較して、CNC の方が安価になる可能性があります。少量 (10 個未満) の場合は、3D プリントの方が適切で安価です。 ABS、PC、ナイロン、単一部品または少量（同一および非同一）などの手頃な価格のプラスチックで使用される FDM や SLS などの単純な 3D 印刷プロセスの場合、3D 印刷は間違いなく選択肢の 1 つです。 MJF も中規模の数量向けの別の実行可能なオプションであり、非常に一般的です。

この参照モデルで Xometry Instant Quoting Engine を使用して価格を確認してみましょう。

上記の参照部品を考慮すると、CNC 機械加工 (ABS)、FDM (ABS)、および MJF (PA12 グレー) の 3 つのテクノロジーの数量あたりのコスト分析は次のようになります。これは、ABS の CNC 機械加工で 1 個あたりの価格が劇的に下がり、FDM では同じままで、MJF ではわずかに下がることを示しています。大規模なバッチ (例:500 以上) では、ABS の CNC 機械加工の価格は、特に印刷するよりも除去する材料が多い部品では、どの 3D 印刷よりも低くなります。

結論 :小規模シリーズの場合は 3D プリントを使用し、中規模のシリーズの場合は CNC 機械加工を使用します。数量に応じてコストが削減され、はるかに低くなります。 MJF 3D プリントでは、複数のパーツを同時にプリントできるため、ユニットあたりの価格が安くなるため、中規模シリーズの場合は MJF 3D プリントを検討してください。

私のデザインを減法で加工できますか?

プラスチックの自由形状の有機形状は、サポートを必要としないため、SLS や MJF などのポリマーベースの粉末床融合プロセスで簡単に製造できます。 FDM または SLA はサポート構造を使用しますが、後で後処理中に削除できます。非常に複雑な形状を作成できることは、3D プリントの重要な強みの 1 つです。 CNC 加工では、ツールがコンポーネントのすべての表面にアクセスできないため、一部の複雑な形状 (格子構造の設計など) は不可能です。

結論 :CNC 機械加工では作成できない機能がデザインにある場合は、3D プリントを使用してください

必要なサイズと公差は?

CNC 機械加工は、最終的に 3D プリントよりも優れた性能特性と優れた寸法精度を提供します。公差の厳しい独自の設計が必要な製品の場合、機械的に重要なコンポーネントには 3D プリントが最適な選択肢ではない可能性があります。

	寛容	最小。レイヤーの厚さ	最大。ビルドボリューム
CNC	± 0.025 – 0.125 mm	切削深さ 0.01 mm	最大 2000 x 800 x 1000 mm
SLS	± 0.3 mm	0.1-1.5 mm	最大 340 x 340 x 605 mm
FDM	± 0.3 mm	0.2-0.8 mm	最大 914 x 610 x 914 mm
MJF	± 0.3 mm	0.08 mm	最大 380 x 284 x 380 mm

比較すると、CNC 機械加工は、材料に与える機械的特性の点で 3D プリントより明らかに優れています。医療や航空宇宙などの分野での精密部品の要件を考慮すると、CNC は誤差の余地がほとんどないため、最良の選択肢です。

CNC 機械加工は、FDM、SLS、MJF などの一般的な 3D 印刷技術よりも大きな部品を製造することもできます。

結論: 厳しい公差、寸法、および大型のコンポーネントが必要な場合は、CNC 機械加工を使用してください

どの材料が必要ですか?

機械加工と印刷の両方が可能なポリマー (ABS、PA、PC など) がありますが、3D 印刷には、高度な特性を持つポリマーの選択肢がはるかに多くあります。たとえば、Carbon DLS で使用される CLIP 樹脂や、高性能で柔軟性のあるフレキシブル プラスチック (TPU) などの特殊な樹脂があり、CNC 加工はまったく選択肢にありません。

結論 :ABS、PC、PA などの硬質プラスチックが必要な場合は、CNC 機械加工と 3D プリントの両方を使用できますが、柔軟で樹脂のようなプラスチックの場合は、3D プリントが唯一の選択肢です。

クイック チェック

どちらの技術も非常に有能で有用であるため、明確な解決策はありません。最も適切な方法は、上記で説明したように、材料、幾何学的な複雑さ、製造量、および予算によって異なります。クイックチェック用の要約情報は次のとおりです

	ポリマー CNC 加工	3DP
機械的特性	⭐⭐⭐	⭐
プロトタイピング	⭐	⭐⭐⭐
コスト	中規模シリーズの場合は安価	小規模シリーズの場合は安価
所要時間	⭐	⭐⭐⭐
ポリマーの選択	⭐⭐	⭐⭐⭐
設計の複雑さ	⭐⭐	⭐⭐⭐
寸法精度	⭐⭐⭐	⭐
詳細と解決策	⭐⭐⭐	⭐⭐
パーツサイズが大きい	⭐⭐⭐	⭐

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