CNCフライス盤部品の適切な材料選定：エキスパートガイド

多くのプラスチック試作はフライス盤部品です。ABS、PC、PMMA、POM、PEEKなどの一般的なプラスチックブロック材料は、CNCフライス盤やCNC旋盤で加工できます。CNC加工部品の製作詳細についてはこちらをご覧ください。

試作を作りたいとき、例えば透明PCなど特定の材料要件がある場合、プロセスはCNC加工（CNCフライスまたは旋削）に限定されます。もちろん射出成形でもこの部品を製造できる可能性があります。しかし、一つの試作のために数百万〜数千万円の金型費をかけるのは非現実的です。

本記事では、実際のプロジェクトに基づくプラスチック材料選定に関する2つの実話を紹介します（守秘義務のため社名、製品名は匿名化しています）。

1. 異なるプラスチックフライス盤部品間で色を統一する

ある常連のお客様から、新しい試作の問い合わせがありました。3つの部品の材料指定は白色PA6（ナイロン）でした。うち2つの部品は接着して研磨する必要があります。

しかし、ご存知の方もいるかもしれませんが、ナイロン材料は「自己潤滑性」があるため、他の部品と接着できません。また、材料特性上ナイロンの研磨は推奨されません。CNCフライス盤でのみ加工した部品よりも、研磨後のナイロン部品表面の方が粗くなってしまいます。

そこでお客様は、接着が必要な2部品を白色PCに変更しました。PCは接着可能（ただし強力な接着は難しい）で、かなり滑らかに研磨できます。

しかし、このお客様は試作の美観を非常に重視しており、すべての部品を組み立てて重要なクライアントや展示会でプレゼンテーションする場合、部品の色は統一されている必要があります。PCとナイロンはどちらも白色でも、実際には微妙に異なる白色です。以下の写真は、弊社がお客様にお見せして違いを説明したものです：

写真の通り、どちらも白色ですが、実際には少し異なります。これは小さなディテールですが、試作の美観が本当に重要な場合（重要な顧客へのプレゼンや展示会出展など）、異なる材料の色の統一性を無視するのは良くありません。

話に戻ると、写真を見たお客様は3部品すべてを白色ABSに変更し、最終的な仕上がりにかなり満足されました。

2. 透明PCフライス盤部品の代替案はあるか？

冒頭で述べた通り、材料がPCでなければならない場合、試作を作る唯一のプロセスはCNC加工です。しかし、試作が透明であればよく、どの透明材料でもよく、コストを可能な限り安くしたい場合はどうでしょう？

新規のお客様からいくつかの設計ファイルとシンプルなメッセージが届きました：「これは透明研磨ポリカーボネート試作でなければならない。ある部品は透明テフロンが必要」（守秘のため情報一部伏せ）。

メッセージがシンプルで、透明テフロンブロック材料が存在しない（射出成形用の透明テフロンペレットのみ）ため、お客様が残した携帯電話に電話しました。

コミュニケーションの結果、部品全体で約5ガロン（約19リットル）の水を保持する必要があり、材質はPCでなくてもよいことがわかりました。すべての部品を他の透明材料にできます。お客様は試作を作って機能テストを行うため、できるだけ少ない費用で済ませたいとのこと。部品がそれほど透明でなくてもよく、中が見えればOK。透明部品のコストが高すぎるなら、それほど透明でなくても構わないとのことでした。

この情報を得た後、3Dプリントでこの部品を作り、表面仕上げをクリア研磨することを提案しました。3Dプリントは複雑な形状を多く作れ、通常CNC加工より大幅にコストが安いからです。部品がCNCフライス盤で複雑すぎる場合、分割加工して最後に接着する必要があります。

この場合、かなりの量の水を保持する必要があるため、部品を分割しないのがベストです。どんなに強力な接着剤でも、接着部が 그만큼の水圧に耐えられない可能性があるからです。

3Dプリントのデメリットは、プリント部品内部に小さな気泡が入る可能性があること、材料がかなり限定されること（SLAでは光造形樹脂のみ、SLSでは仕上げ表面がかなり粗く、研磨も塗装もできず美観向上が困難）です。

弊社エンジニアチームと私による設計の予備レビュー後、お客様に5つの加工提案を行いました：CNCフライスPC＋ベーパーポリッシュ、CNCフライスPC（ベーパーポリッシュなし）、3Dプリント＋クリア研磨、3Dプリント（研磨なし）、3Dプリント（1部品のみ研磨）。また、各案の仕上がりイメージ写真もいくつか送付しました。

このケースでは、材料がポリカーボネートでなければならない場合、設計構造とCNC加工の制約により一部部品を分割・接着する必要があります。かなりの水量を保持することを考慮した、具体的な分割・接着計画をお客様に提示しました。また、フライス加工したポリカーボネート部品の表面はかなり曇っており透明ではないため、透明にするにはベーパーポリッシュが必要です。透明度要求が高い場合は、ベーパーポリッシュと手作業研磨の両方が必要です。今回は表面仕上げとしてベーパーポリッシュのみをお見積もりしました。

3Dプリント（SLA）を使用すれば、部品を分割する必要がなく、すべて一体で加工して組み立てられます。ただし、プリント直後の部品は透明材料でも曇っているため、手作業で研磨して透明にする必要があります。

5つの提案の中で、最も高コストはCNCフライスPC＋ベーパーポリッシュ、最も低コストは3Dプリント（SLA）透明材料（研磨なし）でした。

すべての提案を見たお客様は、透明にする必要がある1部品のみ研磨する3Dプリントを選択されました。部品は非常に良好に機能し、現在は射出成形の準備が整っています。

結論

上記プロジェクトでは、適切なプラスチック材料選定は小さなディテールですが、弊社は常に忍耐強く、お客様に最適なサービスを提供することにコミットしています。