製造業における「製造（ファブリケーション）」と「機械加工（マシニング）」の違い

「製造（ファブリケーション）」と「機械加工（マシニング）」の主な違いとは？

両者の本質的な違いは以下の通りです：

• ファブリケーション（製造・組立）： 金属、プラスチック、繊維等の原材料に対し、材料を「追加」または「除去」して物体を作り上げるプロセス。
• マシニング（機械加工）： 材料を切削・研削して「除去」することで物体を成形する、工作機械を用いたプロセス。

ファブリケーションとは

金属ファブリケーションには多様な手法があります。曲げ、パンチング、切断、溶接などが代表例。アセンブリでは各種工具で部品を組み立てます。パウダーコーティングは粉末金属等で物体をコーティングします。マシニングは単なる穴あけではありません。旋盤、フライス、研削、鋸引き、ルーティング等幅広い活動を含み、場合によっては物体表面の成形も含みます。

ファブリケーションは、鋳造、接合、成形によって部品を作るプロセスです。鋳造は型に別材料を流し込み型製品を複製するファブリケーションの一種。砂型鋳造、熱成形、射出成形、遠心鋳造等があり、使用材料・所望形状・品質により使い分けられます。完成品製造プロセスの初期工程です。

マシニングとは

これらのプロセスは、切削や研削によって余分な材料を「除去」します。例：ドリルプレスで板材から木屑を削り出す。切削はナイフ、鋸、レーザー等の鋭利な工具で固体を切ること。研削は研磨材で粗い表面を滑らかにすること。旋削は旋盤に似ますが、回転カッターヘッドではなく固定カッターヘッドを使用。ファブリケーションは溶接、切断、曲げ、成形等の様々な技法で部品を作り、これらを個別または組み合わせて新しい物体を作ります。例：ファブリケーターがトーチで鋼材を溶接し、車のドアハンドルを形成。

製造プロセスでファブリケーションとマシニングの両方が必要な理由

はい、両者は製造プロセスの一部です。どちらを用いるかは、所望の成果と使用材料によります。ほぼすべての原材料は何らかのマシニングに耐えられますが、材料により熱伝導性、導電性が異なります。しかし、すべての材料を鋳造や3Dプリンターでファブリケーションできるわけではありません。これがマシニングとファブリケーションのもう一つの違いです。

マシニングは本質的に、何らかの設備で材料を切削することです。ほとんどのマシニングはCNC工作機械やフライス盤で行われますが、ハサミで中心部分を切り抜くことさえ、本質的にはマシニングです。これは「材料を取り除く」プロセスです。

身の回りを見渡せば、マシニングまたはファブリケーションされた部品が見つかります。すべてのものはどこかでファブリケーションされていますが、すべてがマシニングされているわけではありません。

3Dプリンターによるファブリケーション

鋳造は3Dプリンターで再現可能です。3Dプリンティングもファブリケーションの一形態です。コンピュータファイルを入力し、プラスチック物体を出力。卓上サイズから、今や住宅建設規模まで拡大しています。

砂型鋳造は最古のファブリケーション手法の一つ。射出成形に似ていますが、型内部に圧力をかけません。少量生産に適し、低コスト。砂で型を作り、ファブリケーションに使用。完璧ではないが機能し、数世紀使われてきました。

部品がファブリケーションされた後、荒いエッジを取り除いたり、金属部品を追加するために穴を開けたりするためにマシニングが必要になります。マシニングとファブリケーションの違いを見れば、マシニングがしばしば「二次工程」であることが分かります。ファブリケーション後の後工程として行われることが多く、プラスチック部品への金属部品追加やフラッシュ除去等が該当します。

ファブリケーション vs 製造（マニュファクチャリング）

ファブリケーションは原材料から部品を製造するプロセス。マニュファクチャリング（製造）はそれら部品を組み立てて有用な製品にするプロセス。製造工程ではマシニングが組立補助として使われることもあります。両プロセスは小規模・大規模問わず、多様な材料で実行可能です。

マシニングは、射出成形や砂型鋳造では成形できない材料を切削成形するためにも使われます。ガラス繊維等はポリエチレン等の熱可塑性樹脂のように成形できません。ポリエチレンは熱可塑性で、溶融・成形可能。このタイプのプラスチックは成形プロセスに非常に適しています。

熱可塑性材料

熱可塑性樹脂を溶かせば、ファブリケーション工程で様々な型に射出成形可能。しかしガラス繊維等は熱可塑性を含んでも、溶かすのが極めて難しい他成分を含み、通常の型成形は不可。ただし、サーモフォーミングで加熱し、型に被せて成形（例：自動車FRPボディパネル）は可能。これはファブリケーションです。

しかし、ガラス繊維シートを基板（回路基板等）の形状に成形するなら、マシニングプロセスが必要。CNC工作機械でシートを所望サイズに切削。CNCとガラス繊維の組み合わせは非常に精度の高い公差を実現し、最終製品に厳密な公差が必要な部品製造に最適です。

熱硬化性材料のマシニング

一部のガラス繊維は熱硬化性で、一度硬化すれば再溶融不可。マシニングのみで各種部品を製造可能です。ケーキミックスと同じ：材料（卵、小麦粉、砂糖等）を混ぜ、焼く（押出機で加熱）。ケーキは液体に戻せないのと同じで、熱硬化性材料も一度硬化すれば元の成分に戻せません。繊維が樹脂に絡み合うことで高強度を発揮します。

しかし、熱硬化性FRPはマシニング可能。切削熱は耐熱性の高いFRPにほぼ影響せず、高強度・耐熱性部品が得られます。

金属ファブリケーターの選び方

実績ある機械加工店、または品質実績で知られる信頼できるショップを選ぶと、金属ファブリケーションプロジェクトのスタートで役立ちます。

ファブリケーション部品は訓練を受けた専門家による検査を経て使用すべきです。経験豊富なファブリケーターは、時間と材料の正確な見積もりを提供できます。

精密ファブリケーションはCADソフトで部品設計・配置し、CNC工作機械で所望部品を切削製造します。

製造用金属は多様で、価格も様々。特定金属が必要なら、専門メーカーからの調達を検討すべきです。

ファブリケーションとマシニングの違いについて、理解が深まったことを願っています。