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● 導入
>> 3D プリントを理解する
>> CNC 加工を理解する
>> ステップ 2: CAD および CAM プログラミング
>> ステップ 5: 後処理
● 結論
● よくある質問
>> 1. 3D プリントと CNC 加工の主な違いは何ですか?
>> 2. 3D プリントと CNC の両方に同じデザインを使用できますか?
>> 4. CNC 加工と比較して、3D プリントの精度はどのくらいですか?
● 引用:
3Dプリント と CNC 加工は 、特にラピッド プロトタイピングや OEM 製造において、製品の設計と製造方法を変革した 2 つの強力な製造テクノロジーです。これらの方法を初めて使用する企業や個人を対象に、この包括的なガイドでは、3D プリンティングと CNC 加工の違い、設計原則、材料の選択の理解から、優れた製造結果を得るために両方のテクノロジーを統合するまで、3D プリンティングと CNC 加工を開始する方法について説明します。
3D プリンティング、つまり積層造形では、デジタル 3D モデルから物理オブジェクトをレイヤーごとに作成します。 3D プリンターは、熱可塑性フィラメント、樹脂、金属粉末などの材料を使用して、従来の製造では実現が困難または不可能な複雑な形状を構築します。一般的な方法には、溶融堆積モデリング (FDM)、光造形 (SLA)、選択的レーザー焼結 (SLS) などがあります。このプロセスは、CAD モデルの設計から始まり、適切なサポート構造を備えた印刷ファイルを準備し、最後に洗浄や硬化などの後処理を行ってパーツを完成させる前に層ごとに印刷します。[6][11]。
CNC 加工は、コンピューター数値制御を使用して切削工具 (フライス、旋盤、ドリル) を操作し、固体ブロックから材料を除去して正確な形状を実現するサブトラクティブ製造プロセスです。 CNC マシンは複数の軸 (3 軸、5 軸など) で動作し、主に金属やプラスチックなどのさまざまな部品の複雑な機械加工を可能にします。このプロセスでは、品質を確保するために、CAM ソフトウェアによるツール パスのプログラミング、機械のセットアップ、切断、バリ取りや研磨などの仕上げステップが必要です。[1][12]。
さまざまな 3D 印刷の種類とアプリケーションを理解します。
- FDM: プラスチックフィラメントを使用した耐久性のあるプロトタイプや機能部品に最適です。
- SLA: 歯科や宝飾品などの細部重視の用途に最適な高解像度部品を提供します。
- SLS: サポート構造のない複雑で強力な部品に粉末材料を利用します。
各テクノロジーには、速度、コスト、材料のオプションが異なります。[13][6]
印刷上の制約を考慮して設計します。
- 向きを最適化してサポートを最小限に抑え、表面品質を最大化します。
- 適切な壁厚を確保し、サポートされていないオーバーハングを避けてください。
- CAD ソフトウェアを使用して、印刷に適したデジタル 3D モデルを作成または修正します。
材料の選択は部品の機能によって異なります。一般的な材料には、特殊用途向けの PLA、ABS、柔軟な TPU、樹脂、粉末金属などがあります。材料を選択するときは、機械的特性、耐熱性、表面仕上げの要件を考慮してください。[10][14]
スライサー ソフトウェアを使用して、CAD モデルを印刷可能なレイヤーに変換し、レイヤーの高さ、塗りつぶし密度、速度、温度パラメーターを調整します。プリンターが安定した品質を維持できるように調整および維持されていることを確認します。
印刷後、サポート材を慎重に取り外し、パーツを洗浄し、必要に応じて硬化し (樹脂印刷の場合)、サンディング、塗装、またはその他の表面処理で仕上げます。
マシンのタイプを把握します。
- 3 軸ミル: より単純な形状の基本的な直線運動を処理します。
- CNC 旋盤: ワークピースを回転させて円筒形状を作ります。
- 5 軸加工: 複雑な部品の複雑な多方向の工具移動が可能です。
さまざまな機械が、さまざまな部品の複雑さや量に適しています。[1]
正確な 3D CAD モデルを作成し、CAM ソフトウェアを使用して G コード (ツール パス、速度、送りの機械語) を生成します。正しいプログラミングにより、工具の衝突やエラーのない効率的な加工が保証されます。
強度、耐熱性、完成部品の要件に基づいて、金属 (アルミニウム、スチール、チタン)、プラスチック、複合材料からお選びください。
ワークを固定し、工具を取り付け、原点を設定し、プログラムをロードします。工具の摩耗と公差について加工を監視します。
機械加工後、部品は仕様を満たすためにバリ取り、研磨、検査が必要です。
最近のメーカーは、最適な結果を得るために両方の方法を組み合わせることもよくあります。 3D プリントでは複雑な形状やプロトタイプを迅速に作成でき、CNC 機械加工で厳しい公差に仕上げたり、高品質の表面仕上げを施すことができます。このハイブリッド製造アプローチでは次のことが可能です。
- 全体的な生産時間を短縮します。
- 材料の無駄を最小限に抑えます。
- 最終加工前に機能テストが可能。
たとえば、3D プリントでインペラに複雑な形状を作成し、その後 CNC フライス加工でブレードと穴を滑らかにし、速度と精度を組み合わせることができます [2][3]。
3D プリンティングと CNC 加工はどちらも、航空宇宙、自動車、ヘルスケア、消費財、ロボット工学などの業界にサービスを提供しています。これらにより、迅速なプロトタイピング、カスタム製造、少量生産、および OEM サービスが可能になります。革新的な企業の場合、これらを組み合わせて使用することで製品開発サイクルが加速され、品質管理が強化されます[7][15]。
- スキルまたはパートナーの獲得: トレーニングまたは経験豊富なサービスプロバイダーとのコラボレーションにより、結果が向上します。
- シンプルに始める: 小規模なプロジェクトはテクノロジーの機能を理解するのに役立ちます。
- 機械のメンテナンスを維持: 正確なキャリブレーションにより、印刷エラーや加工エラーを回避します。
- シミュレーションと検査: ソフトウェアを使用して機械加工と 3D プリントのプロセスをシミュレーションし、部品を注意深く検査します。
- 手順の文書化: 再現性と品質を確保します。
3D プリンティングと CNC 加工を開始するには、アディティブ マニュファクチャリングとサブトラクティブ マニュファクチャリングの両方の原理を習得する必要があります。適切な設計、材料、ワークフローを使用することで、これらのテクノロジーを組み合わせることで、迅速、正確、かつコスト効率の高い生産が可能になります。この二重のアプローチを採用することで、企業は高品質の OEM 製品を提供しながら、迅速にイノベーションを起こすことができます。
3D プリントはオブジェクトを層ごとに構築するため、複雑な形状や、主にプラスチックや金属などのさまざまな材料を使ったラピッド プロトタイピングに最適です。 CNC 機械加工は高精度で材料を除去します。これは、多くの場合、金属製造において、厳しい公差と優れた表面仕上げが必要な部品に最適です。[13][1]
部品は同じ CAD モデルから開始できますが、CNC でのツール アクセスや 3D プリントでのサポートなど、各方法の制限に合わせて設計を調整する必要があります。
一般的な材料は、PLA、ABS、柔軟なフィラメント、樹脂、金属粉末です。選択は、強度、柔軟性、用途のニーズによって異なります。[14][10]
3D プリントの公差は通常約 0.2 mm ですが、CNC マシンは公差を 0.005 mm まで厳密に保つことができ、優れた精度を実現します。
はい。 3D プリントされたパーツには、取り外しと仕上げのサポートが必要です。 CNC 部品は、製造基準を満たすためにバリ取りと研磨が必要です。
[1](https://www.hubs.com/guides/cnc-machining/)
[2](https://www.harveyperformance.com/in-the-loupe/cnc-machining-3d-printing/)
[3](https://www.fictiv.com/articles/3d-printing-to-cnc-machining-when-to-make-the-switch)
[4](https://resources.cadimensions.com/cadimensions-resources/3d-printing-or-cnc-3-factors-to-make-the-best-choice)
[5](https://www.protolabs.com/resources/design-tips/balancing-cnc-machining-and-3d-printing-for-metal-parts/)
[6](https://rapidmade.com/3d-printing-guide/)
[7](https://uptivemfg.com/cnc-machining-vs-3d-printing-a-comprehensive-guide/)
[8](https://all3dp.com/1/3d-printing-cnc-guide-to-hybrid-additive-subtractive-manufacturing/)
[9](https://www.treatstock.com/guide/article/112-cnc-vs-3d-printing-a-comparative-guide)
[10](https://www.xometry.com/resources/3d-printing/3d-printing-process-and-material-design-guide/)
[11](https://www.hubs.com/knowledge-base/3d-printing-vs-cnc-machining/)
[12](https://www.sc-rapidmanufacturing.com/3d-printing.html)
[13](https://ultimaker.com/learn/3d-printing-vs-cnc-comparing-additive-and-subtractive-manufacturing/)
[14](https://www.tuofa-cncmachining.com/zh-CN/3d-printing-service/)
[15](https://www.sc-rapidmanufacturing.com/news/On-Demand-Production.html)
