3D プリンティングと CNC 加工:主な違いについて説明
CNC 加工と 3D プリンティングは、今日、ここ Xometry だけでなく世界的に非常に注目されている製造方法です。これらはほぼすべての点で異なりますが、ソリッド パーツの作成においては直接の競合相手であり、最大の違いは、一方の方法は材料を除去することで機能するのに対し、もう一方の方法は材料を層ごとに追加することです。もっと詳しく見てみましょう。
3D プリントの定義と CNC 加工との比較
積層造形としても知られる 3D プリンティングは、実際には同様に機能する一連のプロセスを指します。モデルはコンピューター上で設計され、さまざまなパーツにスライスされます。厚さは使用する機械と設定に応じて設定され、プリンターはその情報を取得して、パーツ全体が完成するまで各層を構築します。このようにして、各レイヤーをその下のレイヤーに接着し、内部でも結合することで、一連の 2D ステップを 3D オブジェクトに変えることができます。これらの機械は通常、さまざまな材料を処理できます。その中には、押出ポリマー フィラメント、感光性樹脂、レーザー溶融粉末、フィラメント原料、ウェーブ、生物学的材料などがあります。
積層造形で部品を製造するには、プリンターだけではありません。設計を作成して STL (光造形) ファイルとして保存するには、CAD (コンピューター支援設計) パッケージも必要です。次に、スライサー ソフトウェア パッケージは、その STL ファイルを使用して、パーツを作成するための一連の 2D 命令をプリンターに与えます。 3D プリンティング システムは 1980 年代後半に初めて市場に登場し始めましたが、最新の 3D プリンタほど効率的で材料との幅広い互換性はありません。次の画像は、FDM 3D プリンタの例です。
詳細については、「3D プリントとは何ですか?」に関する完全ガイドをご覧ください。
3D プリントがこれほど人気がある理由はいくつかあります。まず、セットアップが比較的早く、複雑な形状を作成するのに莫大な費用がかからないという事実から始まります。また、プロセス中に介入は必要なく、完了するまでそのまま放置することができます。また、3D プリンターの多くはオフィスや初心者にも使いやすいものです。
ただし、潜在的な欠点として、3D プリントされたパーツの強度が、特に元の素材の強度と比較した場合に大きく異なる可能性があることが挙げられます。たとえば、FFF (溶融フィラメント製造) を使用して ABS (アクリロニトリル ブタジエン スチレン) 部品を印刷した場合、その強度は固体 ABS の約 10% しかない可能性があります。しかし、ナイロンを使用した SLS (選択的レーザー焼結) のようなものでは、固体ナイロンとほぼ 100% 同等の強度を得ることができます。また、3D プリントは寸法精度には優れていますが、非常に精密なパーツやフィーチャに関しては扱いが難しい場合があり、特に Z 解像度 (レイヤーの高さ) に関しては、滑らかな表面に苦労し、傾斜面や曲面に目に見える段差が生じる可能性があります。
CNC 加工と比較した 3D プリントの利点は何ですか?
CNC 加工と比較した 3D プリントの利点は次のとおりです。
<オル>CNC 加工と比較した 3D プリントの欠点は何ですか?
CNC 加工と比較した 3D プリントの欠点は次のとおりです。
<オル>CNC 加工の定義と 3D プリントとの比較
コンピューター化された製造プロセスである CNC (コンピューター数値制御) 加工では、事前にプログラムされたソフトウェアとコードを使用して、旋盤、フライス盤、研削盤などのいくつかの切削工具や成形工具の動きを制御し、さまざまな CNC 機械加工部品を作成します。このアイデアは、ヘリコプターや航空機のブレードを製造するより良い方法を見つけようとしていたジェームズ・パーソンの功績とされています。 1958 年、リチャード ケッグは MIT エンジニアとともに最初の CNC フライス盤を作成しました。このプロセスはかなり高価で設定が複雑ですが、表面が滑らかで高品質で耐久性のある部品を作成したい場合は、その価値があります。 CNC 加工について詳しくは、専用の記事をお読みください。 CNC マシンは次のようになります。
3D プリントには、部品の構築にかかるコストと時間の点で利点があります。一方、CNC 加工は、部品の精度が重要な要素である場合には、量産特性と密接な相関関係を実現できます。
3D プリンティングと CNC 加工:鉛コストの比較
CNC 加工にはプログラミングとセットアップのすべてのコストがかかり、3D プリントと比較すると高価になり、多くの場合 5 ～ 10 倍の価格になります。ただし、微調整を伴う一連のプロトタイプが必要な場合は常に、修正された CNC カット部品のセットアップ コストははるかに低くなりますが、2 番目の 3D プリント部品のコストは最初の部品と同じです。
3D プリントと CNC 加工:速度の比較
3D コンポーネントの印刷の準備には、印刷を開始するまでのセットアップにほとんど時間がかかりません。印刷は多少遅くなりますが、ほとんどの印刷は数時間以内に完了し、使用できるようになります。一方、CNC 加工では、カッターの選択とカッターの経路に関するプログラミングの熟練した準備が必要です。多くの場合、加工中に部品を保持するためにカスタムまたは修正された治具が必要になります (部品の位置変更の可能性も含む)。これにより、最初のカットが行われるまでにかなりの時間がかかる可能性があります。ただし、切断は一般に高速であり、複雑な部品は通常、実際の機械加工で 1 時間以内に完了します。準備と加工の合計時間は、複雑さに応じて 1 日以上かかる場合があります。
3D プリントと CNC 加工:量の比較
広範なセットアップ作業を複数の部品で共有できる場合、CNC 加工は 3D プリンティングと比較して、よりコスト効率の高い部品を製造できます。 3D プリントでは、体積に関係なく、各パーツに同じ材料費と機械コストがかかるため、体積上のメリットはあまりありません。
3D プリントと CNC 加工:材料の比較
材料の選択 (および材料特性の適切な提供) において、CNC はより優れたオプションを提供します。基本的に、材料の選択は、プリハードン工具鋼の火花浸食 CNC 加工を含む、あらゆるエンジニアリング材料に適用されます。 CNC 機械加工部品は、加工特性によってほとんど影響を受けず、ビレット素材本来の特性を発揮します。
3D プリント部品は、特定のプロセスでサポートされる部品に限定されます。特定の 3D プリント技術の構築方法により、物件の納品に厳しい制限が課されます。プリントは、工法の異方性「粒子」、多孔性、層の接着不良、印刷可能だが非エンジニアリング材料の代替によって弱くなることがよくあります。
3D プリントと CNC 加工に関するよくある質問
3D プリントと CNC 加工の相互代替手段は何ですか?
はい、もちろんです。これらの両方に適合する可能性がある代替案は、3D ファイルと同一の部品を製造できる単一操作プロセスである射出成形です。ただし、このための金型の作成にはかなりの費用と時間がかかるため、大量の部品を作成する場合にのみ価値があります。つまり、特に日常の 3D プリント作業と比較した場合、射出成形はそれほど実用的ではありません。
3D プリントと CNC 加工の類似点は何ですか?
3D プリントと CNC 加工は、どちらのプロセスも機能的な製品を製造できるという点で似ています。ただし、プロセスという点では、3D プリントと CNC 加工には共通点はありません。
CNC 加工以外の 3D プリントの比較は何ですか?
SLS (選択的レーザー焼結)、DMLS (直接金属レーザー焼結)、SLM (選択的レーザー溶融) など、一部のタイプの 3D プリントではレーザーを使用します。また、レーザー切断と同様に、3D プリントも多くの業界で使用されており、さまざまな金属を処理します。しかし、レーザー切断では、同じレーザーを使用して、ワークピースから材料を積み上げるのではなく、彫刻または切断します。詳細については、3D プリントとレーザー切断に関する記事をご覧ください。
3D プリント以外の CNC 加工の比較は何ですか?
CNC 加工と同様に、ダイカストも複雑な金属部品を製造する優れた方法です。しかし、特に金型のコストに関して言えば、ダイカストは決して安くはありません。ただし、大規模な生産に興味がある場合は、コストが下がるため、より同等の選択肢になります。
カット・デ・ナウム
Kat de Nagam は、英国出身のライター、著者、編集者、コンテンツ スペシャリストであり、20 年以上の執筆経験があります。 Kat はさまざまな製造組織や技術組織で執筆した経験があり、エンジニアリングの世界が大好きです。執筆活動の傍ら、キャットはほぼ 10 年間パラリーガルとして活動し、そのうち 7 年間は船舶金融業務に携わっていました。彼女は印刷物とオンラインの両方で多くの出版物に寄稿しています。キャットはキングストン大学で英文学と哲学の学士号を取得し、クリエイティブライティングの修士号を取得しています。
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