射出成形 vs 3Dプリンティング: プロジェクトに最適な技術の選び方

射出成形と3Dプリンティングは、プラスチック部品生産で最も広く使用される2つの製造技術です。この記事では両技術の概要と比較を行い、プロジェクトに最適な技術を選択するために考慮すべきいくつかの要因を挙げます。

3Dプリンティングと射出成形の違いは?

3Dプリンティング

3Dプリンティングは積層造形であり、初期材料を層ごとに積み上げていきます。仮想コンピュータ設計を読み取り、材料フィラメントや粉末を使用してそれを実体部品として再現します。

射出成形

射出成形は金型を使用します。まず、オブジェクトの逆形を材料 (アルミニウム、工具鋼など、溶融ビルド材料を安全に扱える材料) から機械加工で削り出します。次に、溶融ビルド材料 (完成品の材料) を金型に注入します。材料が金型内で冷却されると、部品が完成します。

選び方: 射出成形か3Dプリンティングか?

生産で射出成形か3Dプリンティングかを選択する際、考慮すべき主要因は以下の通りです。

バッチサイズ

必要な部品数はプロセス決定の鍵です。射出成形は大量生産 (1回のランで1000個以上) で効果的です。少量 (10個未満) では3Dプリンティングの方が適切で安価です。FDMやSLSのようなシンプルな3DプリンティングプロセスでABS、PC、ナイロンなどの安価なプラスチックを使用し、単品や少量 (同一/非同一) を作るなら、3Dプリンティングが間違いなく選択肢です。MJFも中量 (10〜1000個) で実行可能なオプションで非常に一般的です。

結論: 射出成形は大量生産に最適、少量なら3Dプリンティング。

設計複雑性

射出成形プロセスでは、必要な部品設計に従って金型 (部品の逆形) を構築する必要があります。射出成形用CADモデルの設計は容易ではありません。多くの考慮事項があるためです。例えば、部品設計の直角は金型からの取り出しを困難にし、繊細な領域は細心の注意を要します。一方、複雑な設計の実現は3Dプリンティングが得意とするところです。設計がどれほど複雑でも、3Dプリンティングなら最小限の労力で可能です。

結論: 設計が射出成形で製造可能か確認、不可能なら調整、そうでなければ3Dプリンティング。

ターンアラウンドタイム

射出成形は、設計分析と設計に従った完璧な金型構築 (10〜20日) を含むため、ターンアラウンドタイムが長くなります。3Dプリンティングのターンアラウンドタイムは射出成形と比較して非常に短いです。Xometryでは3Dプリンティング注文を最短3日で納品可能です。

結論: 部品がすぐに必要なら3Dプリンティング。

カスタマイズ

一度金型が作られると、再設計には多くの費用と時間がかかります。部品のカスタマイズや既存設計の修正では、射出成形は推奨されません。金型から得られるものは最終部品であり、修正は非常に複雑です。一方、3Dプリンティングはカスタマイズに大きな余地を提供し、修正またはカスタマイズされたCADファイルだけで済みます。したがって、試作、テストピースに適しています。

結論: 試作とカスタマイズには3Dプリンティングを推奨。

材料強度

射出成形で製造された部品は単一注入層で構成されるため、亀裂や弱点がないため形状に強度が加わります。一方、3Dプリンティングでは層ごとに作られるため、全体的な強度に影響します。3Dプリンティングは製造中に目に見える積層痕と構造的欠陥を生じる可能性があり、これはプラスチック射出成形では通常発生しません。

結論: 材料強度が優先なら射出成形。

表面仕上げ

3Dプリンティングの層は小さく近接していますが、それでも目立ちます。層ディテールがどれほど細かくても、完成品にリッジ状の表面が生じます。他の物体と擦れ合うオブジェクト (接触・移動する機械部品など) を製造したい場合、これは問題となります。滑らかにするための後処理が必要で、追加ステップとなります。

比較的に、射出成形では材料が単一層に注入され、ほぼ均一で滑らかな表面仕上げになります。また、射出成形部品は効果的に後処理可能です。

結論: 良好な表面仕上げの点では射出成形が優先。

材料廃棄物

射出成形は金型に収まる分だけ材料を注入するため、各設計に必要な分だけを正確に使用します。これにより、廃棄物を心配せず大量生産する非常に効率的な方法となります。一方、一部の3Dプリンティング技術はサポート構造の構築で材料を失い、材料粉末は再利用可能ですが、材料特性が変わらずに再利用できるのは数回のみです。

結論: 3Dプリンティングはサポート構造、後処理で除去される失敗プリントなどわずかな廃棄物を生みますが、単品や少量生産では廃棄物はそれほど重要ではありません。一方、大量バッチでは廃棄物が重要になります。したがって、大量バッチを望むなら廃棄物のない射出成形が良いです。

まとめ

3Dプリンティングを選ぶべきとき	射出成形を選ぶべきとき
少量のユニットをプリント	大量生産
複雑な部品設計	材料強度を優先
即座に部品が必要	良好な表面仕上げ
試作とカスタマイズ	材料廃棄物なし

製造業界には、3Dプリンティングが射出成形に取って代わってあらゆる面で単独の勝者になれるという一般的な誤解があります。両技術にはそれぞれ利点と欠点があります。Xometryでは射出成形と3Dプリンティングの両サービスを提供し、専任チームがサポートします。設計をアップロードしてプロジェクトの見積もりを取得してください。