シートメタル加工の基礎: 平板から機能部品へ

シートメタル加工は、通常0.15mm〜10mm厚の平らな金属板を、さまざまな形状の部品と構造物に変えるプロセスです。このプロセスのストック材料は平らな金属シートです。シートメタル加工は、エンクロージャ、シャーシ、ブラケット、スタンプ形状、カールなどのオブジェクトを作成するために使用されます。また、金属板にパターンを作る装飾目的にも使用されます。

シートメタル加工の仕組み

ストック材料から完成品への移行には、通常、以下の3つのプロセスの1つ以上が必要です: 材料除去 (切断)、変形、組み立て。すべて必要な場合、通常は時系列で実行されます。

材料除去

これはストック材料からピースを切り出し、望ましい形状を生成するプロセスです。最大精度、速度、効率のために、CNCウォータージェット、プラズマ、レーザー切断技術が通常採用されます。EDM (放電加工) も一部ケースで選択肢となります。

レーザー切断

レーザー切断では、高密度レーザービームをワークピースに照射し、材料を溶融、気化、または燃焼させて効果的に切断します。レーザーカッターは切断、穴あけ、彫刻に使用されます。レーザー切断には3種類のレーザーが使用されます: CO₂ (二酸化炭素)、Nd (ネオジム)、Nd:YAG (ネオジムドープイットリウムアルミニウムガーネット)。

CO₂レーザーは高エネルギー効率と高出力比を持ち、薄い材料の切断、彫刻、穴あけに使用されます。Ndレーザーは高エネルギーだが繰り返し効率が低い。彫刻、穴あけ、溶接に使用。Nd:YAGレーザーは非常に高い出力比を持ち、より厚い材料を切断可能。ただし、CO₂より運用コストが高い。

レーザーカッターはアルミニウム、鋼、銅、ステンレス鋼、その他の金属で動作可能。薄いワークピース (アルミニウム最大15mm、鋼最大6mm)、彫刻、穴あけに最適です。

ウォータージェット切断

ウォータージェット切断では、ノズルを使用して非常に高圧の水ジェットをワークピースに集光し切断します。ゴムや木材など比較的柔らかい材料には純水のみを使用。金属などの硬い材料には、水と研磨粒子の混合物を使用。

ウォータージェット切断はさまざまな厚さの材料を切断可能。切断可能な最大厚さは材料によります。すべてのCNC切断方法の中で、ウォータージェット切断が最も精密で、公差は0.05mm〜0.1mm。高精度の理由の一つは、プラズマやレーザーと異なり熱を発生しないため、ワークピースに熱影響部がないことです。

ウォータージェット切断は非常に汎用性が高く、アルミニウム、鋼、銅、ステンレス鋼、その他の金属合金などの硬い材料だけでなく、ポリマー、エラストマー、木材、フォームなどの柔らかい材料も切断可能です。

プラズマ切断

プラズマ切断は、ガスに熱とエネルギーを加えてプラズマに変えることで機能します。高温プラズマジェットが不活性ガスまたは空気で加速され、切断ノズルからワークピースへ噴出します。プラズマはワークピースと電気アークを完成させ、溶解切断します。電気プロセスであるため、プラズマカッターは電気伝導性材料のみで動作します。

プラズマカッターは非常に厚い材料を切断可能。アルミニウムで最大300mm、鋼で最大200mm、公差0.2mm。ステンレス鋼、銅、その他の金属合金もプラズマカッターで加工されます。生成する部品の複雑さに応じて、2軸または3軸カッターが使用される場合があります。

プラズマカッターはウォータージェットやレーザーカッターほど多様性や精度は高くありませんが、厚い導電性金属部品の切断には最適な選択肢であり、そのような材料の切断ではより高速でコスト効率が良いです。

変形

このプロセスは、シートを望ましい形状に曲げたり成形したりするための力の制御された適用です。変形プロセスには、ダイス、油圧ブレーキ、磁気ブレーキを使用した曲げ、成形、スタンピング、ストレッチングが含まれます。

組み立て

これは、さまざまな加工済みワークピースを結合して最終製品を形成するプロセスです。組み立てプロセスには、溶接、ろう付け、リベット、場合によっては接着剤の使用が含まれます。

材料

このプロセスに最適な金属は、アルミニウムとその合金、鋼、銅とその合金、ステンレス鋼です。以下の表は、シートメタル加工で最も人気のある金属グレードを含みます。

アルミニウム	銅	ステンレス鋼	鋼
DIN 3.3523 | EN AW5052	DIN 2.0065 | EN CW004A	1.4319	軟鋼
DIN 3.3211 | EN AW6061	DIN 2.0265 | EN CW505L	1.4301	低炭素鋼
DIN 3.3535 | EN AW5754	DIN EN 13601 | EN CW009A	1.4404

後処理操作

シートメタル加工で一般的な後処理操作は、ビードブラスト、アルマイト、粉体塗装、塗装です。変形または溶接された材料には、残留応力を除去するために熱処理が実施されます。

シートメタル加工のメリット

シートメタル加工のメリットは以下の通りです。

• 耐久性: 試作と最終用途の両方で高耐久性の製品を生産
• 拡張性とコスト効率: ワンオフの単一部品から数千個の生産ロットまで、高速かつコスト効率の良いソリューションを提供
• 材料選択: 多数の金属をこの加工法で処理可能。さまざまな望ましい特性を持つ数百の金属から選択可能
• 迅速なターンアラウンド: シートメタル加工にCNC技術を使用することで、プロセスが高速かつ効果的に

シートメタル加工を採用する業界

金属部品を使用するあらゆる業界がシートメタル加工の必要性を見出す可能性があります。このプロセスを採用する業界の一部:

• 工作機械製造
• エンジニアリングと設計
• 金属加工
• 電子機器
• 家具と都市インフラ
• ロボティクス
• 医療とヘルスケア
• 自動車
• 楽器
• 土木建設

結論

Xometry Europeでは、アルミニウム、鋼、銅合金などのシートメタルから部品を作成する高精度、高速、高品質なシートメタル加工サービスを提供しています。CNCレーザー切断、プラズマ切断、ウォータージェット切断などの自動切断技術と、変形および組み立て技術を使用し、完成部品の高精度と品質を保証します。

ご要望に応じて後処理も実施します。インスタント見積もりプラットフォームでモデルをアップロードし、即時見積もりを取得してください。