3Dプリンター3Dプリンターと切削加工の違い

立体物を作り上げるためには、これまで切削工法と呼ばれる手法が主流でした。
しかし、近年になって3Dプリントの技術が発達し、私たちは局面によって両者を使い分けられるようになっています。
従来の方法では制作できなかった構造物も、3Dプリントを活用すれば成形が可能なケースが多々あります。
ただし、切削加工でなければ再現が難しい部分もまだまだあるため、両者の特徴を踏まえたうえでの使い分けが重要でしょう。
この記事では、切削工法と3Dプリントの特徴や3Dプリンターが有効なケース、それぞれの使い分けについて解説します。 3Dプリンターの導入を検討している方は、参考にしていただければ幸いです。

切削加工法とは

切削加工法とは、丸棒やブロック材などの材料をさまざまな工具や機械によって削り、成形する方法を指します。
目的とする成果物よりも大きな材料を用意して不要箇所を取り除いていくことから、「去加工」とも呼ばれる方法です。
目的物の触感を再現するうえではとても高い精度を誇り、対象と同じ素材・強度で造り出すことができます。
加工面が滑らかになり、仕上げの手間が少ない点も魅力でしょう。
しかし、成形には大きな手間がかかる点には、注意しなくてはいけません。
実際の製品と同じ材料を使って成形する場合や、最終製品の部品を造り出すために、頻繁に利用されています。

3Dプリントとは

3Dプリントとは、樹脂や粉末などの材料を使用し、そこから積み上げていくことで対象物を成形する方法です。 コストや時間を押さえられるため、試作などを手軽に行える点は大きな魅力でしょう。
たとえば、製品を量産する事前段階での検証などには、3Dプリントがよく使われます。
コストと時間がかからないため、完成品がイメージと違った場合には修正と再造形を繰り返して品質を向上させられるためです。

また、製品のパーツに関するデータを取っておけば予備の用意が不要であり、突然の故障などにも必要量をタイムリーに用意できます。
在庫をかかえる必要がなくなるため、保管コストを抑えることにもつながるでしょう。

3Dプリンターが有効なケース

ここでは、3Dプリンターの使用が有効だと考えられるケースを紹介します。

ケース1 中空構造

まず挙げられるのが、中空構造の対象物を再現する場合です。

切削加工の場合は、中が空洞になっている構造物を再現することができません。
また、構造物の中にさらに構造物が存在する複雑なものに関しても、再現することは困難です。
さらに、刃物が入りにくい構造物も、造り出すことはできないでしょう。

しかし、3Dプリンターであれば、上記に挙げた構造物でも簡単に再現できます。
中空構造は樹脂等を積み重ねる量が少なくて済むため、かかる時間やコストをカットすることにもつながります。
逆に考えると、3Dプリンターを利用する際には中空構造にできると、さまざまな面で効果的です。

ケース2 透明樹脂の高精度造形

透明樹脂の高精度造形も、3Dプリンターが得意とする分野です。
内部が確認できるスケルトンのモデルを造り、作動状況の確認もできます。
たとえば気体・液体を流す装置を作成する場合は、スケルトンにしておくことで想定通りに水流・気流が起こるのかを確認可能です。

また、同様の仕組みは、医療分野などでも活用可能でしょう。
血管を本物と同様に再現すれば、手術の練習などに活用できます。
こうした複雑構造の対象物を再現したい場合は、3Dプリンターの利用が非常に有効な選択肢です。

ケース3 一体成型

いくつかの構造物が組み合わさって動く構造物も、一体成型することを得意としています。
完成後に組み立てを行う必要がなくそのまますぐに動作確認に入れるため、時間の短縮に役立ちます。
試作段階での確認には、とても適しているでしょう。
また、近年では金属素材を用いて成形できる製品もあるため、活用範囲は想像以上に広いと考えられます。

ケース4 コスト・時間を押さえたいケース

コストやかかる時間を押さえたいケースなどでは、3Dプリンターの活用が有効です。
従来の方法よりも必要な工程が格段に少なく、時間を大幅に短縮することも期待できます。
材料調達や機械加工、仕上げ後の検査などを省くことができるのです。
たとえば、従来の方法では1週間かかっていたケースでも、自前で3Dプリンターが用意できれば最短で1日かからないこともあります。
外注の必要がないことから試作を設計者自らの判断で行え、サイズによっては複数のモデルを造り出すことも可能なためです。

外注に出す必要がないことは、それだけ必要となるコストも圧縮することもつながります。
材料の調達や加工の依頼において海外の業者が絡めば、それだけコストはかかってしまいます。
しかし3Dプリンターであれば、こうした物流コストをかけることができるのです。

ケース5 手軽に精度の高さを求めるケース

手軽に制作したい構造物がある場合は、3Dプリンターが有効です。
3Dプリンターの場合、設計データさえあれば、後は製品に任せるだけで設計に忠実なモデルを再現できるためです。

再現性が高ければ、それだけやり直しの発生を抑えられます。
また、完成物を見て改善が必要だとしても、改善後すぐに再度試作ができるでしょう。
手軽に立体物を再現したいのであれば、3Dプリンターの活用が最適です。

両者の使い分け方

ここまでの話を整理すると、両者は以下のように使い分けると良いでしょう。

【切削工法】

  • 滑らかな自由曲線を持つ構造物の再現
  • 細部の造りにまでこだわった完成品の成形
  • 比較的簡単な形状の構造物の再現
  • 一定以上の強度が求められる構造物の再現
  • 元の構造物と同じ素材で制作しなくてはならないケース

【3Dプリンター】

  • 試作品の制作
  • 予算が限定的なケース
  • 設計データはあるが機械や工具、予算が不足しているケース
  • 複雑な構造を持った構造物の再現

3Dプリンターの導入をご検討中の方は、是非ご相談ください。

今回は3Dプリンタ―と切削加工の違いについて解説しました。 3Dプリンターは複雑な構造物の制作や低コストかつ短い時間での制作などに、大きな力を発揮しますので、しっかりとポイントを把握しておきましょう。。

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