CNC 機械加工と 3D プリントのどちらを使用してマスター パターンを作成する必要がありますか?

部品の製造には、鋳造材料を充填できる金型が必要になることがよくあります。これらの金型は、基本的に最終製品のレプリカであるマスター パターンを使用して作成されますが、成形材料のある程度の収縮を考慮して、通常は最終オブジェクトの意図したサイズよりわずかに大きくなります。

パターンは、主に 2 つの理由から、厳格な基準に従って作成する必要があります。まず第一に、キャストオブジェクトは、それらが作られる金型と同程度の精度しか得られないため、パターンを適切に構築する必要があります.第二に、パターンは再利用可能であるべきです。高品質の構造により、繰り返し使用して寸法的に正確な金型を作成できます。

これらの要件のために、エンジニアは伝統的にパターンメーカー、つまり工具、金型製作、および金型製作の知識を持つ高度なスキルを持つ労働者のサービスに頼ってきました。ただし、製造業の発展により、エンジニアは CNC 機械加工や 3D プリントなどの従来の減法を使用してマスター パターンを作成できるようになりました。

マスター パターンを作成する際に使用する製造プロセスを決定する際には、留意すべき重要な考慮事項がいくつかあります。これらには、サイズ、幾何学的な複雑さ、パターンの特殊化の程度などの設計仕様、および生産量、部品の用途、製品材料が含まれます。

CNC 加工によるマスター パターンの作成

CNC 機械加工は、切削工具またはドリルを使用して、より大きなブロックから材料を除去することによって部品を成形する、除去製造プロセスです。 CNC 加工されたマスター パターンは、ツーリング ボード、またはパターンにすばやく簡単にカットできる機械加工可能な材料のスラブを使用して作成されます。複数のツーリング ボードを一緒に固定して大きなマスター パターンを作成できます。CNC 加工は、金属やプラスチックの鋳造で使用される、またはプロトタイプの作成に使用されるパターンの有用なプロセスになります。

ツーリング ボードには、ポリウレタン、エポキシ、ウレタン、リシェイプなど、いくつかの種類があります。これらのツーリング ボードはさまざまな密度で提供され、一般に軽量であるため、自動車のプロトタイプ、鋳造パターン、迅速なツーリング アプリケーションに役立ちます。一部の品種は耐熱性が高く、飛行機、自動車、ボート、その他の乗り物に見られる工業生産部品のマスター パターンを作成する際に利点となります。

CNC 加工されたマスター パターンは、3D プリントされた対応するものよりも厳しい寸法公差要件を満たすことができます。これは、寸法の変動を最小限に抑えることが重要な航空宇宙および医療部品の金型を作成する場合に役立ちます。 CNC 機械加工により、マスタ パターンへの通気孔などの戦略的な金型機能の構築が可能になり、同時に、必要なポストプロダクションの表面仕上げの量が削減されます。

ただし、CNC 機械加工の主な制限は、切削工具を非常に正確な角度で配置する必要があるため、複雑な内部形状を作成するのが難しく、コストがかかることです。一部の形状は非常に複雑であるため、組み立てる必要がある複数の小さくて単純な部品に分割する必要があり、コストがかかり、アセンブリの全体的な強度が低下します。

3D プリントを使用したマスター パターンの作成

CNC 機械加工に対する 3D プリントの主な利点は、設計の効率性、速度、柔軟性です。 3D プリントは付加的なプロセスであるため、複雑なデザインを 1 回のビルドで作成でき、追加の機械加工や組み立ての必要がなくなります。ほとんどの場合、これにより、3D プリントは、有機的な形状、複数の穴、より小さな詳細、または戦略的な金型機能を含む複雑な形状のパターンに適したオプションになります。さらに、3D プリントされた部品は高い表面解像度を提供する傾向があります。これは、複雑なデザインの部品にとって重要な考慮事項です。

3D プリントのパターンは設計ファイルを使用して作成されるため、設計が確定するとすぐに金型の製造プロセスを開始できます。一方、CNC 加工されたパターンはリードタイムがはるかに長く、生産を開始する前に複数回のテストが必要になる場合があります。機械加工されたパターンの作成には数週間または数か月かかる場合がありますが、3D プリントされたパターンは数日で作成できます。さらに、3D プリント パターンの設計ファイルはデジタルで保存されるため、必要に応じてマスター パターンを再現できます。

ただし、3D プリントされたマスター パターンは、CNC 機械加工で作成されたものほど耐久性がありません。このため、3D プリントされたマスター パターンは、複数の金型を必要とする大規模な生産工程で費用対効果が高いことはめったにありません。より耐久性と耐熱性の高いパターンを得るには、多くの場合、CNC 機械加工の方が適しています。

各プロセスの長所と短所を比較検討する

最終的には、エンジニア、ファウンドリー、およびパターン作成者が、利用可能なすべてのオプションの主な長所と短所を整理してから、作成するパターンに最も適したプロセスを決定する必要があります.

CNC 機械加工パターンは作成に費用と時間がかかりますが、初期費用は多くの場合、複数の部品に分散されるため、大量生産に適しています。 3D プリントは、非常に詳細なパターンを高速で生成できるため、特に複雑な形状のパーツに対して、柔軟なプロトタイピング オプションが提供されます。

Fast Radius を使用することを選択すると、マスター パターンの設計からポストプロダクションの仕上げまで、部品が手頃な価格で確実に時間どおりに作成されるように、これらの決定をガイドします。

CNC 機械加工、3D プリント、および当社が提供するその他のサービスの詳細については、リソース センターにアクセスしてください。ここでは、各プロセスに使用できるさまざまな製造材料についても読むことができます。

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