3 D印刷とCNC、射出成形と金属粉末射出成形との間のプロセスの違い

 

発売日：[2024/3/6]
 

3 Dプリントは最初は高速成形の方法として作成され、増材製造とも呼ばれていましたが、現在では本格的な製造プロセスに発展しています。3 Dプリンタにより、エンジニアと会社はプロトタイプ製品と*エンド用途製品を同時に生産できるようになり、従来の製造プロセスと比べて顕著な利点があります。これらの利点には、大規模なカスタマイズを実現し、設計の自由度を高め、組み立てを減らすことができ、経済的で効率的な小ロット生産プロセスとすることができます。
CNC機械加工と3 D印刷の比較
材料上の差異
3 Dプリントの材料は主に液状樹脂（SLA）、ナイロン粉末（SLS）、金属粉末（SLM）、線材（FDM）などがある。液状樹脂、ナイロン粉末、金属粉末は工業用3 D印刷の大部分の市場を占めている。
CNC機械加工用の材料はすべて1枚ずつの板材で、部品の縦横高さ+消耗を測定し、対応する大きさの板材を切断して加工に使用します。CNC機械加工材料の選択は3 D印刷より多く、一般的な金属類とプラスチック類の板材はCNC機械加工を行うことができ、しかも成形部品の密度は3 D印刷より良い。
成形原理による部品の違い
3 Dプリントは、モデルをN個のレイヤー/N個のマルチポイントにカットし、積み木を組み立てるように順番に1段ずつ/1点ずつ積み上げます。そのため、3 Dプリントは構造が複雑な部品、例えば透かし部品を効果的に加工することができ、CNCは透かし部品の加工を実現することが難しい。
CNC加工は減材製造であり、高速で運転される各種工具を通じて、プログラミングパスに従って必要な部品を切断する。そのため、CNC機械加工は一定のラジアンのある丸角しか加工できず、外直角CNC機械加工は問題ないが、直接内直角を加工することはできず、ワイヤカット/電気火花などの技術によって実現しなければならない。また、曲面については、CNC機械が曲面を加工するのに時間がかかり、プログラミングや操作師の経験が足りなければ、部品に明らかな紋様を残しやすい。内側の直角またはサーフェス面積が比較的多い部品では、3 D印刷では加工が難しいという問題はありません。
3 Dプリント比作用のあるケーキ粉を積み上げてケーキにする人がいますが、CNCは大きなケーキを小さなケーキに切ることで、ぴったりと例えています。
オペレーションソフトウェアの違い
3 D印刷のスライスソフトの大部分は操作が簡単で、専門的な指導の下で1、2日でスライスソフトを上手に操作することができます。スライスソフトウェアは現在非常に簡単に最適化されており、サポートは自動的に生成されることができ、これもなぜ3 Dプリントが個人ユーザーに普及することができるのか。
CNCプログラミングソフトは複雑で多く、専門家が操作する必要があり、ゼロベースの人は一般的に半年ほど勉強しなければならない。また、CNCマシンを操作するにはCNCオペレータが必要です。よく使われるのはUG、MASTERCAM、CIMATRONで、国産の精彫もある。これらのソフトウェアの学習はいずれも難しい。
1つの部品には多くのCNC加工案があり、プログラミングは非常に複雑です。3 D印刷は配置位置が加工時間の消耗品にわずかな影響を与えるだけで、比較的簡単である。
後処理の差異
3 D印刷の部品の後処理の選択は多くなく、一般的には研磨、サンドブラスト、バリ取り、染色などが行われています。CNC機で加工された部品の後処理はさまざまで、磨き、オイル噴射、バリ取りのほか、めっき、シルク印刷、転写、金属酸化、ラジウム彫刻、サンドブラストなどがある。
CNC機械加工と3 D印刷にはそれぞれ長所と短所がある。適切な加工技術を選ぶことが重要です。
3 D印刷技術と射出成形技術の違い
プラスチック射出成形とは、一定の温度でスクリューを介して完全に溶融したプラスチック材料を攪拌し、高圧でキャビティに射出し、冷却硬化させた後、成形品を得る方法である。この技術は1920年代に始まり、百年近くの発展の歴史があり、現在非常に広く使用され、非常に成熟した工業製造技術である。
プラスチック製造産業では、3 D印刷と射出成形がPKになることが多く、3 D印刷が射出成形のターミネーターであることについてもよく言われている。メーカーにとって、両者の競争力はどちらが高いのか、どちらが低いのかは彼らの*関心のある話題の一つでもある。では、3 D印刷技術と射出成形にはどのような違いがあるのでしょうか。
本番モード
射出成形プロセスは射出成形金型があれば、標準化製品を低コストで大規模に生産することができるため、従来の大ロット、大規模製造にとって、現在の射出成形は依然として*良い選択である。
3 Dプリンタは従来の工具、治具、工作機械、または任意の金型を必要とせず、コンピュータの任意の形状を自動的に、迅速に、直接と比較*的にコンピュータ中の3 D設計を実物モデルに変換することができ、3 Dプリンタが従来の射出成形技術の特性と大きく異なり、複雑で非中実な物体ほど加工速度が速く、原材料コストを節約するため、個性化、多様な製品の製造。
製造コスト
射出成形の原材料の広範な入手が容易であり、その大規模で迅速に標準化生産を行う特性は、単一製品コストの低減にも有利であるため、製造コストから言えば、射出成形のコストは3 D印刷技術よりはるかに低い。
しかし、工業製造にとって、3 D印刷の真のコスト削減の一環はプロトタイプの一環を修正することにあり、プロトタイプを修正するにはCADモデルを修正するだけで、いかなる製造コストも発生しない。
射出成形では、原型が鋼材金型であれば、修正コストは相対的に低くなりますが、アルミニウム合金製の金型工具を使用すると、コストは非常に高くなります。これも現在、金型設計に従事する多くの企業や個人が、3 Dプリンタを選択して金型設計印刷を行う理由である。
応用分野
現在、射出成形プロセスは形状が一致した物品を量産することができるので、大量の標準化製品の製造に非常に適している。
3 Dプリントは、制御端末が3 D画像を入力するだけで、原材料を実物モデルに印刷し、部品や金型を直接製造することができ、製品の開発サイクルを効果的に短縮することができる。現在、3 Dプリントは創客、建築設計、金型モデル設計などの分野で広く成熟した応用を得ている。
接着剤噴射金属3 D印刷と射出成形の比較
金属射出成形（MIM）は、金属部品の大量生産に用いられる強力な製造プロセスである。しかし、接着剤噴射金属3 D印刷はその独特な利点で注目される代替案を提供している。
接着剤噴射金属3 D印刷はアレイ式ヘッドを採用し、CADモデルをスライスして一連の2次元データを得た。スライスして得られた2次元パターンに基づいて、金属粉末床中に選択的に接着剤を噴射して硬化成形し、積層重畳してブランク部品全体を作製した。その後、ブランク部品を仮焼結により強度を得た後、清粉を行う。*その後、高温焼結により接着剤を除去し、粉末粒子間の融着を実現し、高誘起密度と高強度の部品を得る。2つの技術の間には同じ点もあれば、異なる点もある。
接着剤噴射金属3 D印刷と射出成形の異同点
まず3 D印刷の設計制約は少なく、層ごとに部品を製造する特徴はこの技術により良い設計自由度を持たせ、原則的に各種の複雑な形状部品の印刷を実現することができる。これは、いくつかの部品を統合することができることを意味します。いくつかのコネクタは1つの部品に置き換えられますが、実装されている機能は同じです。これにより、部品の数を減らし、組み立て時間を短縮することができます。MIMの設計は部品の離型を考慮する必要があるため、いくつかの形状を制限し、3 D印刷のように複雑な構造部品を製造することができない。しかし、接着剤噴射金属3 D印刷後期焼結プロセスは重力と摩擦及び収縮の影響のため、支持構造のない大面積薄肉部品の加工が苦手であり、小枝樹状部品などの製造も苦手である。
第2の成形プロセスは異なり、接着剤噴射金属3 Dプリントはアレイヘッドの選択的な噴射接着剤を用いて硬化し、MIMは金型射出成形を用いた。しかし、両者の後処理プロセスは同じであり、いずれも高温焼結が必要である。焼結後、3 D印刷の部品の密度は98%以上に達することができ、MIMプロセスに近い。しかしMIMは専門的な脱脂プロセスを必要とするため、厚い部品を作ることは不可能であることが決定した。
第3に、接着剤噴射金属3 D印刷の製造工程はMIMよりも少ない。MIMは型開きを必要とし、接着剤噴射金属3 D印刷は部品を直接印刷することができる。小ロットに対する加工速度はMIMプロセスより明らかに優れているからである。また、MIMの金型は加工が完了すると、調整が容易ではない。したがって、費用を増加させることなく、金属3 Dプリントは複数回反復することができる。
接着剤噴射金属3 D印刷とMIMの間でどのように選択しますか。
ほとんどの場合、どのように取捨選択するかは、主に生産量にあります。原型製造と小ロット生産、例えば数万点に対して、前者を選ぶのは良い選択です。しかし、MIMは大量生産時によりコスト効率が高く、例えば数十万件以下でMIMプロセスを選択することができる。
生産量が決定的な要因であるほか、他にも原因がある。
脱脂の制限のため、MIMは大きすぎて厚い部品を作ることができません。一般的にMIM部品の品質は500 g以下の範囲であるため、大型部品では3 D印刷プロセスを選択する傾向がある。
さらに、MIM部品の幾何形状が離型によって制限されるため、複雑な設計では3 Dプリントを選択する傾向もある。
2つのプロセスは表面品質にも差がある。MIMの表面仕上げ度はやや高く、粗さは約1 ~ 2μm、接着剤噴射金属3 D印刷部品の表面粗さは3μ以上です。高い組立精度の要求がある場合、加工後期プロセスはCNCを採用する必要があり、射出成形も3 D印刷も選択できる。
結論
3 D印刷のどのプロセス形態に対しても、従来の製造プロセスに有益な補充である。一部の小ロット、複雑な製品では、型開きやその他の伝統的なプロセスのコストが高いため、3 D印刷ではより明らかな価格優位性と製造効率がある可能性があります。そのため、将来的には、具体的な業界の3 D印刷プロセスに対する認識が深まるにつれて、この技術は業界チェーン上の選択肢となるだろう。3 D印刷は、単なる加工技術にすぎない。