迅速試作におけるCNC選択：4つの主要メリットと2つのデメリット

前回の迅速試作に関する記事が、エンジニアリングおよび設計プロセスにおける迅速試作のメリットを理解する一助となれば幸いです。

しかし、導入を決断した後でも、CNC加工と積層造形（アディティブ・マニュファクチャリング）のどちらを迅速試作プロジェクトに採用すべきか、判断に迷うことは少なくありません。

本記事では、製品開発プロジェクトにおけるCNC迅速試作のメリットとデメリットを解説します。正しい判断を行い、競合他社に先んじるためのガイドとしてご活用ください。

メリット1：CNC迅速試作機は高精度

コンピュータ数値制御（CNC）マシンは、現代において最も精度の高い加工技術の一つです。その理由は、CNC加工プロセスの大部分が完全自動化されており、射出成形などの従来の製造プロセスでよくある「人的ミス」の要素が排除されているためです。

製品設計者は、設計の3D CADモデルを作成するだけで試作部品を製作できます。機械加工工場であれば、仕様通りに部品を高精度で製造することは容易です。これらのマシンは±4μmの公差で部品を製作可能であり、これは迅速試作の要件の大半を十分に満たす精度です。

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メリット2：CNC加工は高速で、設計変更が容易

CNCマシンの自動化された性質は、高速な加工も実現します。CNCマシンなら試作部品を数時間で完成させられますが、従来の製造プロセスでは数日、場合によっては数週間を要します。

さらに、CNC加工はリードタイムが短いため、試作部品を迅速にテストし、製品が意図通りに機能するために必要な設計変更を素早く行えます。新製品をいち早く市場投入して競合に勝つためには、この短いリードタイムが極めて重要です。

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メリット3：CNCマシンは幅広い高強度材料に対応

3Dプリンティングなどの積層造形技術は、CNC加工と同様に自動化されており、3D CADファイルから試作品を作る点で共通しています。しかし、CNC加工が3Dプリンティングと一線を画すのは、難削材と呼ばれる幅広いエンジニアリング材料に対応できる点です。

製品開発者は、異なる原材料で試作した際の性能、コスト、外観のトレードオフをより深く理解できます。

表1は、CNC技術で加工可能な一般的な金属とプラスチックをまとめたものです。

表1：CNC加工対応材料の例

金属	プラスチック
鋼	ABS
ステンレス鋼	テフロン (PTFE)
アルミニウム	PMMA (アクリル)
亜鉛	POM (ポリアセタール)
銅	LDPE (低密度ポリエチレン)
真鍮	PC (ポリカーボネート)
青銅	PP (ポリプロピレン)

関連情報： CNC加工材料

メリット4：CNC迅速試作は低コスト

CNC加工は、試作のたびに専用の新しい工具を必要としないため、新製品開発における初期投資コストを抑制できます。浮いたリソースを試作テストや品質管理など、製品開発の他の重要な側面に振り向けることが可能です。

関連情報： CNC加工のコスト

デメリット1：材料の廃棄物が発生する

CNC加工は削り出し（減材製造）プロセスです。ワーク材料から不要な部分を削り取って目的の形状を得るため、最終的な部品よりも多くの材料を購入する必要があります。一方、3Dプリンティングは材料を積み上げて造形するため、廃棄物はごくわずかです。

デメリット2：幾何学的な制約がある

CNC切削工具はワークの上方からアプローチするため、一部の形状や隠れたジオメトリ（アンダーカット、深い狭い溝など）の加工が困難、または不可能です。このような場合、工具アクセスの制約を受けない3Dプリンティングの方が適しています。

関連情報： CNC加工 vs 3Dプリンティング

プロジェクトに最適な選択をするには

CNC加工、3Dプリンティング、射出成形、ウレタン鋳造は万能ではありません。では、迅速試作プロジェクトに最適な手法をどう選べばよいのでしょうか。

構造的剛性と優れた機械的特性を備えた試作部品を大量に、かつ迅速に作りたいならCNC加工が最適です。一方、コンセプト検証用の少量試作であれば3Dプリンティングが向いています。

射出成形とウレタン鋳造は、CNC加工の構造的剛性と3Dプリンティングの良好な表面仕上げを両立できますが、高額な金型費と長い立ち上げリードタイムがネックとなり、少量試作にはコスト面から不向きです。

Gensun Precision Machiningは、世界中で迅速試作サービスを提供するリーディングカンパニーです。800社以上の革新的企業と協業し、3Dプリンティング、CNC加工、射出成形、ウレタン鋳造など、多様な高品質試作サービスを展開しています。詳細については迅速試作サービスのページをご覧ください。