CNCプラスチック加工の完全ガイド

CNC加工は最も一般的な加工手法の一つです。試作（ラピッドプロトタイピング）と少量生産は、精度、寸法、コストなどCNC加工の優位性に依存しています。CNCプラスチック加工を理解すれば、あなたのプロジェクトにCNCプラスチック加工が必要か、どのプラスチック加工が適しているかをより明確に判断できます。本記事でCNCプラスチック加工を素早くマスターしましょう。

CNCプラスチック加工技術

CNC加工は減法製造プロセスです。CNCプラスチック加工は、プラスチックブロックを所望の形状・精度まで徐々に削り出す減法プロセスを採用します。プラスチック材質、設計複雑さ、精度要求に応じて、通常3軸、4軸、または5軸CNC工作機械が部品加工に使用されます。軸数が多いほど、より多くの切削工具と切削面を動作させられ、部品加工がより高速かつ高精度になります。

3軸CNC工作機械

最も一般的な、複数回転を必要としない部品を製造。通常は穴あけ、フライス加工、または既成エッジの加工に使用。

4軸CNC工作機械

工具が部品の反対側にアクセスして切削、溝フライス加工、その他の切削が可能。

5軸CNC工作機械

最高精度部品の製造が可能で、多面回転により部品の全面にアクセス可能。360度切削により、複雑なディテールと微細な精度を実現。五軸加工は航空宇宙、医療、自動車、産業分野で広く採用されています。

プラスチック加工用3Dプリント技術

CNCとは対照的に、3Dプリントは付加製造プロセスです。CADデータに基づき、粉末焼結により様々な独自形状の試作部品やバッチ部品を製造します。

一般的なプラスチック3DプリントにはSLSとSLAの2形式があります。

SLS 3Dプリント

レーザーで粉末材料を焼結し部品を形成。プロセス全体で追加サポート材が不要。試作における可動部品や機能部品に適する。

SLA 3Dプリント

紫外線で光感性ポリマーを層ごとに硬化させ物体を形成。デモ用試作、コンセプト試作、透明/半透明試作に適する。

CNCプラスチック加工 VS 3Dプリントプラスチック加工

低コスト、短納期、高品質生産は、試作と少量生産を検討する際の理想です。しかし、試作とバッチ部品製造は複雑な生産プロセスです。様々な客観的影響を考慮し、CNCプラスチック加工を理解するための7つの焦点要因をまとめました。

• 精度

CNC加工部品が精度で知られることは疑いようがありません。CNC加工はコンピュータプログラムで工具動作を制御し、各切削を精密に制御できます。3Dプリントもコンピュータプログラムで生産されますが、精度は不安定です。これは3Dプリント材料が温度と保管条件の影響を受けやすいためです。

• 部品複雑さ

CNCは複雑な曲面を持つ部品を加工可能。しかし、より複雑な部品はプログラミング工具と工具パスが増え、作業時間が長くなり価格に影響。対照的に、3Dプリントは幾何学的制約が少なく、自由形状プラスチックを容易にプリント可能。

• 生産スピード

3Dプリントの方が速度で優位。ファイル準備完了後、オペレータが部品オリエンテーション、充填、サポートを必要に応じて選択すれば、無人運転で容易に実行可能。CNC加工は熟練オペレータによるコンピュータプログラミングが事前に必要で、加工時間が増加。

• 部品サイズ

小型部品ではどちらも大きな制約はありません。大型部品では、3Dプリントは設計分割・プリント後組立が必要。CNC工作機械は一般的に大型で物理スペースを占有しますが、一括加工可能。

• 物体強度

CNC加工部品の内部構造は緻密に一体化しており、優れた機械的・熱的特性を発揮。3Dプリント部品の積層構造には構造欠陥の可能性があり、部品を弱める恐れ。

• 部品材料選択肢

CNC加工はほぼあらゆるプラスチック材料に対応可能。3Dプリントは材料選択肢が狭い。

• 環境負荷

減法加工プロセスであるCNCは、切削により材料の一部を必然的に廃棄します。付加製造である3Dプリントは材料を最大限節約し、材料廃棄を低減できます。

CNC加工可能なプラスチック部品の最大数量

CNCプラスチック加工には初期金型コストがなく、プラスチック部品の少量生産にのみ適しています。一度プログラミングすれば、同一プラスチック部品を正確に複製可能ですが、規模の経済性はほぼ期待できません。ワーク形状が複雑でワークや工具の回転・リセットが必要な場合、部品単価と時間も増加します。

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