新しい部品や小ロット生産プロジェクトを作成する場合は、CNC機械加工と3D印刷の2つの製造方法を使用できます。 これらのオプションは両方とも、最新の製造プロセスに不可欠です。 各オプションには、従来の製造方法に比べて多くの利点があります。 どちらもコンピューター化された製造プロセスであり、CNC機械加工と3D印刷が進行中です。 生産能力と最終製品の結果はかなり異なります。
これらの2つのプロセスは、特定のアプリケーションで同様の結果を生成する場合がありますが、これらの結果を取得する方法はまったく異なります。 各プロセスはさまざまなニーズを満たすように開発されているため、ニーズに最適な方法を知ることが重要です。 以下では、次の製造オーダーを閲覧するのに役立つ各製品の利点を紹介します。
CNC機械加工：
CNC機械加工は、一般的なサブトラクティブ製造技術です。 このプロセスは通常、固体材料のブロックから始まり、次にさまざまな鋭利な回転工具またはカッターを使用して材料を除去し、目的の最終形状を実現します。 1回限りの小ロット生産および中バッチ生産に使用できます。
使い方
まず、エンジニアはCADまたはコンピューター支援ソフトウェアを使用して2Dまたは3Dモデルを作成します。 次に、コンピューター支援製造（CAM）プログラムを使用して、CADファイルを命令に変換します。 命令が作成された後、後処理プログラムはそれを特定のコマンドに変換し、それを実行のためにCNC工作機械に送信して、バルク材料から必要なコンポーネントを切り出します。 優れた再現性、高精度、幅広い材料と表面仕上げを備えています。
3Dプリント
アディティブマニュファクチャリング（AM）または3D印刷プロセスは、一度に1層ずつ材料を追加することによって部品を構築します。 AMプロセスは特別なツールや器具を必要としないため、初期セットアップコストを最小限に抑えることができます。
3D印刷は、臓器、プロテーゼ、インプラントを作成できる医療分野で大きな用途があります。 食品業界もこの技術を使用して、食品を層ごとに押し出すことによって食品を製造しています。 アーティストはアートを作るためによく使用しますが、ファッションデザイナーは衣類やジュエリーを作るために使用します。
使い方
まず、エンジニアはCADを使用して3Dモデルを作成します。 解析の完成モデルのエラーには、通常、穴と交差する面が含まれます。
次に、スライサーと呼ばれるプログラムが3Dプリンターを一連の薄い2Dレイヤーに変換して、3Dプリンター用のモデルを準備し、それによってGコードファイルを生成します。 このファイルには、プリンタによって実行される一連の命令が含まれています。
次に、3DプリンターがGコードファイルを読み取り、一度に1層の材料を置いて、3次元オブジェクトを作成します。 モデルのサイズと複雑さ、および使用する方法によっては、印刷プロセスが数時間から数日続く場合があります。 場合によっては、コンポーネントを使用する前に、コンポーネントを洗浄、研磨、または密封する必要があります。
CNC機械加工と3D印刷の違い
CNC機械加工と3D印刷には、いくつかの基本的な共通点があります。たとえば、これらはすべて3Dモデルに基づいており、コンピューターの指示に従って3D製品を作成します。 これらは、STLおよびOBJファイルタイプと互換性があります。 これらの基本的な類似点に加えて、CNC機械加工と3D印刷もさまざまな要件を満たし、さまざまな利点を提供できます。 しかし、まだ多くの違いがあります。
材料
CNCは主に金属の加工に使用されます。 また、熱可塑性プラスチック、アクリル、針葉樹、広葉樹の加工、発泡体のモデリング、ワックスの加工にも使用できます。 CNC精密部品は、主にエンジン、飛行機、生産機械、その他の高強度環境で使用されます。
3D印刷は主にプラスチックに使用されますが、金属の使用は比較的少ないです。 一部の技術では、セラミック、ワックス、砂、および複合材料から部品を製造できます。 加工が難しい材料（TPUや金属超合金など）を3Dプリントできます。 CNC部品と比較して、機械的特性が小さい場合があります。
ほとんどの3Dプリンターは、特殊なプラスチック、樹脂、金属、その他の材料から製品を製造するために積層造形プロセスを使用しています。 3Dパーツは、印刷プロセスで使用される独自の材料のため、通常、飛行機、車両、生産機械などの過酷な環境での使用に必要な強度を備えていません。
速度
CNCと積層造形のもう1つの大きな違いは、速度です。 製品を大量生産する場合、CNC処理は、各部品を生産する機械の組立ラインを伴うため、より高速です。 3Dプリンターは製品全体を最初から最後まで製造するため、大量生産には適していません。 ゼロからの3D印刷の加算プロセスは、既存の材料ブロックから材料を除去する減算プロセスよりも時間がかかります。
精度
CNC加工は、厳しい公差と優れた再現性を備えています。 大小の部品を正確にCNC加工できます。 異なる3D印刷システムは、異なる寸法精度を提供します。 産業機械は、非常に優れた公差の部品を製造できます。 狭いギャップが必要な場合は、3D印刷の主要な寸法を大きくして、後処理で処理することができます。 CNC圧延機で処理される材料（アルミニウムなど）は、多くの3Dプリンターで使用されるFDMよりも正確であり、FDMは過度の熱にさらされると変形する傾向があります。
部品の複雑さ
CNC機械加工部品を設計するときは、多くの制限を考慮する必要があります。 CNC工作機械は、部品のすべての表面にアクセスできないため、特定の形状を使用できません（5軸CNCシステムでも）。 ほとんどの幾何学的形状では、さまざまな側面にアクセスするために回転部品が必要です。 再配置すると、処理と作業時間が増加し、カスタムフィクスチャとフィクスチャが必要になる場合があります。これは最終価格に影響します。
CNCと比較して、3D印刷には幾何学的な制限がほとんどありません。 ほとんどのテクノロジー（FDMやSLM / DMLSなど）にはサポート構造が必要であり、後処理中に削除されます。
サポートが不要なため、ポリマーベースの粉末床溶融プロセスにより、自由形状の有機有機幾何学的形状を簡単に製造できます。 非常に複雑な幾何学的形状を作成できることは、3Dプリントの重要な利点の1つです。 また、複数のコンポーネントを組み合わせて部品設計を行い、金型の数を減らすことができる部品の統合への扉を開きます。
浪費
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主な違いの1つは、それらが生成する廃棄物の量です。 CNC処理は材料を取り除くため、最終的にはリサイクルできない廃棄物を大量に生成します。 クリーンアップは少し面倒です。 ただし、このテクノロジーはワークピースの構築に必要な材料のみを必要とするため、3Dプリントでの無駄は少なくなります。 3Dプリンターは、パーツの作成に必要な正確な量の材料のみを使用するため、後でクリーンアップする必要はありません。 3Dプリンターは、製造中に振動しないため、騒音も少なくなります。
応用分野
製造に非常に強く、正確で、耐熱性のあるワークピースが必要な場合は、CNCフライス加工がより優れたソリューションです。 3D印刷には、より独特な応用分野があります。バイオプリンティング、食品印刷、建設目的に使用でき、宇宙で使用できます。
費用
CNCマシンを使用して部品を製造する場合、通常、少量の場合は単価が高くなりますが、大量生産はますます経済的になります。 これにより、CNCは大量生産に理想的な選択肢になります。
3D印刷を使用する場合、ユニットあたりの出力コストは、バッチサイズに関係なく同じです。 少数の製品を生産する場合、生産される単位当たりの同等のコストは利点ですが、大量生産される場合、製品の一貫性が問題になる可能性があります。
CNCマシンを使用すると、出力の複雑さと精度に応じて製品の単価が高くなります。 複雑なCNC出力のコストが高くなるのは、通常、必要なツールパスの数が多く、使用するツールの数が少なく、これらのタスクを完了するために必要な時間が原因です。 製造されるユニットの複雑さに関係なく、3Dプリントジョブのコストは同じです。
結論
CNC技術と3D印刷は機能的にある程度重複していますが、それぞれの利点により、特殊なアプリケーションに適しています。 鉛筆とボールペンのようなものです。 一部の仕事では鉛筆が必要ですが、他の仕事ではボールペンの方が優れたツールです。 CNC機械加工は通常、容易に入手できる材料から作られた精密で高精度の製品を必要とするプロジェクトに最適です。 3Dプリンターの特性により、プロトタイプ、ビジュアルベース、カスタムデザイン製品の作成に非常に適しています。
要約すると、世界には3DプリンターとCNCマシンのための多くの余地があります。