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試作内製化の基礎知識 ~3Dプリンターと切削加工機の使い分け~

試作を内製化する際には、3Dプリンターと切削加工機の違いを踏まえよう

手間削減のためにモデルの試作や治具製作などを外注へ依頼する場合がほとんどだと思います。しかし、昨今の厳しい開発リードタイムの中でさらにスピードを上げるため、試作内製化があらためて見直されています。

試作内製化のデジタルツールには、主に3Dプリンターや切削加工機などがあります。両者にはそれぞれの特徴があり、それらを理解し、うまく活用することが試作内製化の重要なポイントです。ここでは、どのように使い分けたらよいのかをご説明します。

加工方法の違い

3Dプリンターと切削加工機の加工方法の違いをおさらいしましょう。

  加工方法 特長
3Dプリンター 樹脂や粉末などの材料を
一層ずつ積層して製作
入り組んだ形状や複雑な形状ができる
中空形状の造形ができる
段取り替えを考える必要がない
切削加工機 ブロック材などの材料から
さまざまな工具を使って
削り出して製作
製品と同じ素材の材料、強度でできる
加工面が滑らかで仕上げの手間が少ない
穴あけ、溝掘りなどの追加工ができる

化粧品ボトルを例に、使い分けのポイントを知る

試作品の要求用途に応じて、3Dプリンターもしくは切削加工機を使い分ける必要があります。外見の見た目だけでなく中身の構造まで考慮するかどうかが使い分けのポイントです。

要求が視感の場合

要求が視感の場合には、3Dプリンターでの制作をお勧めします。

用途のポイント

  1. 中空構造:中が空洞になっている構造
  2. 一体成型:部品が組み合っている構造
  3. 色付造形:色彩までを忠実に再現する

Objet Connex3 製品情報

要求が触感の場合

要求が触感の場合には、切削加工機での制作をお薦めします。

用途のポイント

  1. 素材:製品同様の強度を必要とする
  2. 精度:真円度や数十ミクロンを必要とする
  3. 滑らかさ:正確な曲面精度を必要とする

製造の各プロセスではどのように使い分けたらよいのか?

試作検証

この段階で切削加工機や3Dプリンターを導入することで、デザイン検討や品質検証をすぐに行え、スピーディーな開発環境となります。また、試作回数を増やせるので多品種小ロットに対応した開発プロセスを手に入れることができます。

デザイン

カタチ(大きさや形状)のイメージをつかむには3Dプリンターが簡易的であり、有効です。

ただし、製品のデザイン性をさらに上げるためには曲面の滑らかさは重要なポイントです。ディテールにこだわった確認をしたい場合には、切削加工機による試作をお勧めします。

形状と精度による使い分け

設計

デザインから設計までの工程を得て試作されたものに対し、さらに量産品と同等レベルの性能評価が必要とされる場面では切削加工機が有効なツールとなります。

もちろん3Dプリンターでもさまざまな素材が開発されていますが、積層式の加工方法から強度的な課題があります。

MDX-50 製品情報

量産

形状確認するうえでの試作は切削加工機や3Dプリンターなどで行えますが、実際の製品は1品1品を作るというわけではなく、型による量産をします。何十万ショットの個数であれば金型を必要としますが、2,000ショット以下程度の小ロットの場合、金型だとコストが見合わず、アルミ型での量産が現実的です。

MDX-540シリーズ 製品情報

加飾

小ロット生産された成形品に対し、さらにお客様のカスタムニーズに対応するツールとしてUVインクジェットプリンターがあります。インクを瞬時に硬化させるため、さまざまな樹脂にダイレクト印刷ができ、1,440dpiによる高画質な表現だけでなく、プレミア感を演出できるグロスやマット仕上げ、シボエンボスまでも触感をリアルに表現します。

UVインクジェットプリンターの加飾イメージ

まとめ:一連のワークフローにおける使い分け

最後に試作・検証から加飾のワークフローにおける使い分けを図でご紹介します。

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