ラピッドプロトタイピングにおけるCNC加工と3Dプリントの比較

試作段階の開発

基本的なプロトタイプ開発プロセス

ラピッドプロトタイピングによる試作には、主に非金属製および金属製の試作部品が含まれます。これらの部品は、量産用金型の代わりに使用され、構造、機能、外観、その他の要件を検証するために用いられます。.

試作の製造は、プロジェクト開発スケジュールにおいて決まった位置づけがなく、実際の試験ニーズに合わせて調整されることがよくあります。開発サイクルの短縮が進むにつれ、試作のリードタイム要件も短縮されつつあります。これにより、ラピッドプロトタイピングのニーズを満たすために、3Dプリンティングやラピッドツーリングなどの技術が導入されるようになっています。 非金属プロトタイプの現在の製造プロセスには、主に高速CNCフライス加工・彫刻、および3Dプリンティングが含まれます。金属製ラピッドプロトタイプの一般的なプロセスには、CNC機械加工、レーザー粉末床溶融法、およびソフト金型によるプレス成形があります。 採用するプロセスや材料は、部品の構造、用途、使用環境によって異なります。.

ラピッドプロトタイピングのためのCNCプロセスルート

CNC加工は、現在、試作生産において最も一般的に用いられているプロセスの一つです。その典型的な流れとしては、部品の検討、工程分析、工程計画、NCプログラミング、プログラム転送、そしてCNCによるフライス加工および彫刻が含まれます。.

非金属プロトタイプ向けの高速CNCフライス加工および彫刻

非金属製プロトタイプ向けの高速CNCフライス加工および彫刻は、主に大型のプラスチック製プロトタイプ部品や透明なアクリル素材に使用されます。 例えば、自動車のフロントおよびリアバンパー、インストルメントパネル、ドアの内装トリムパネルなどは、複数のパーツに分けて加工した後、接着および表面仕上げを行うことができます。これらの部品は、新車開発における外観審査、組立検証、その他の試験に使用できます。.

金属プロトタイプの迅速製造におけるプロセス選定

金属のCNC加工は、非金属プロトタイプ向けの高速CNCフライス加工や彫刻と似ていますが、金属プロトタイプは一般的に一体として加工する必要があり、CADモデルを分割する必要はありません。 ただし、再配置や再クランプを行うための治具の設計が必要となります。金属と非金属材料では硬度が異なるため、プログラミングパラメータも大きく異なります。初期段階でモデルを分割しておけば、後の接着や仕上げ加工は通常不要となり、ねじ穴のタップ加工などの作業のみが必要となります。 ステアリングナックル、サスペンションブラケット、金属プレス金型などの部品を機械加工することで、新車開発における組立検証の要件を満たすことができます。.

3Dプリンティングとその他のラピッド製造プロセスの相補的な価値

CNC加工は切削加工（減法製造）であるのに対し、3Dプリンティングは積層造形（加法製造）です。CNCによるフライス加工や彫刻では、余分な材料を大量に除去しますが、3Dプリンティングではデジタルモデルから直接プログラムして実物の部品を製造できるため、材料の利用効率が高くなります。 3Dプリントのプロセスには、その原理に応じて、ステレオリソグラフィー（SLA）、溶融積層法（FDM）、デジタルライトプロセッシング（DLP）、金属レーザー粉末床溶融法などがあります。これらの典型的なプロセスには、データ準備、部品製造、後処理が含まれます。 CNC加工と比較すると、プロセスチェーンが短く、通常、準備や後処理に要する時間も少なくて済みます。.

試作用ソフトツールによるプレス成形

試作車の製造には、ソフトツールによるプレス成形がよく用いられます。これらの部品は、一般的に高い引張強度は必要とされませんが、リードタイムやコスト面での要件が厳しいのが特徴です。 そのため、金型設計では引張強度よりも成形性に重点が置かれ、通常、ブランクホルダーは設けられません。成形後、レーザー切断装置を直接使用して穴あけや部品のトリミングを行うことができます。.