3 D印刷とCNC、射出成形と金屬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(xiàn)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、エンジニアと會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、従來の製造プロセスと比べて顕著な利點があります。これらの利點には、大規(guī)模なカスタマイズを?qū)g現(xiàn)し、設(shè)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狀樹脂（SLA）、ナイロン粉末（SLS）、金屬粉末（SLM）、線材（FDM）などがある。液狀樹脂、ナイロン粉末、金屬粉末は工業(yè)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、部品の縦橫高さ+消耗を測定し、対応する大きさの板材を切斷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、一般的な金屬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點ずつ積み上げます。そのため、3 Dプリントは構(gòu)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?qū)g現(xiàn)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斷する。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、直接內(nèi)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(shù)によって実現(xiàn)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殘しやすい。內(nèi)側(cè)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(dǎo)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(xiàn)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、國産の精彫もある。これらのソフトウェアの學(xué)習(xí)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與えるだけで、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、転寫、金屬酸化、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(shù)を選ぶことが重要です。
3 D印刷技術(shù)と射出成形技術(shù)の違い
プラスチック射出成形とは、一定の溫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、冷卻硬化させた後、成形品を得る方法である。この技術(shù)は1920年代に始まり、百年近くの発展の歴史があり、現(xiàn)在非常に広く使用され、非常に成熟した工業(yè)製造技術(shù)である。
プラスチック製造産業(yè)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、両者の競爭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(shù)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(biāo)準(zhǔn)化製品を低コストで大規(guī)模に生産することができるため、従來の大ロット、大規(guī)模製造にとって、現(xiàn)在の射出成形は依然として*良い選択である。
3 Dプリンタは従來の工具、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狀を自動的に、迅速に、直接と比較*的にコンピュータ中の3 D設(shè)計を?qū)g物モデルに変換することができ、3 Dプリンタが従來の射出成形技術(shù)の特性と大きく異なり、複雑で非中実な物體ほど加工速度が速く、原材料コストを節(jié)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(fàn)な入手が容易であり、その大規(guī)模で迅速に標(biāo)準(zhǔn)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(shù)よりはるかに低い。
しかし、工業(yè)製造にとって、3 D印刷の真のコスト削減の一環(huán)はプロトタイプの一環(huán)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(xiàn)在、金型設(shè)計に従事する多くの企業(yè)や個人が、3 Dプリンタを選択して金型設(shè)計印刷を行う理由である。
応用分野
現(xiàn)在、射出成形プロセスは形狀が一致した物品を量産することができるので、大量の標(biāo)準(zhǔn)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畫像を入力するだけで、原材料を?qū)g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(xiàn)在、3 Dプリントは創(chuàng)客、建築設(shè)計、金型モデル設(shè)計などの分野で広く成熟した応用を得ている。
接著剤噴射金屬3 D印刷と射出成形の比較
金屬射出成形（MIM）は、金屬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、接著剤噴射金屬3 D印刷はその獨特な利點で注目される代替案を提供している。
接著剤噴射金屬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、金屬粉末床中に選択的に接著剤を噴射して硬化成形し、積層重畳してブランク部品全體を作製した。その後、ブランク部品を仮焼結(jié)により強度を得た後、清粉を行う。*その後、高溫?zé)喗Y(jié)により接著剤を除去し、粉末粒子間の融著を?qū)g現(xiàn)し、高誘起密度と高強度の部品を得る。2つの技術(shù)の間には同じ點もあれば、異なる點もある。
接著剤噴射金屬3 D印刷と射出成形の異同點
まず3 D印刷の設(shè)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(shù)により良い設(shè)計自由度を持たせ、原則的に各種の複雑な形狀部品の印刷を?qū)g現(xiàn)することができる。これは、いくつかの部品を統(tǒng)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、実裝されている機能は同じです。これにより、部品の數(shù)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(shè)計は部品の離型を考慮する必要があるため、いくつかの形狀を制限し、3 D印刷のように複雑な構(gòu)造部品を製造することができない。しかし、接著剤噴射金屬3 D印刷後期焼結(jié)プロセスは重力と摩擦及び収縮の影響のため、支持構(gòu)造のない大面積薄肉部品の加工が苦手であり、小枝樹狀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、接著剤噴射金屬3 Dプリントはアレイヘッドの選択的な噴射接著剤を用いて硬化し、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、いずれも高溫?zé)喗Y(jié)が必要である。焼結(jié)後、3 D印刷の部品の密度は98%以上に達(dá)することができ、MIMプロセスに近い。しかしMIMは専門的な脫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、接著剤噴射金屬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、接著剤噴射金屬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(yōu)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(diào)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、金屬3 Dプリントは複數(shù)回反復(fù)することができる。
接著剤噴射金屬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、例えば數(shù)萬點に対して、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、例えば數(shù)十萬件以下で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。
脫脂の制限のため、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(zhì)は500 g以下の範(fàn)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部品の幾何形狀が離型によって制限されるため、複雑な設(shè)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(zhì)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、接著剤噴射金屬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(jié)論
3 D印刷のどのプロセス形態(tài)に対しても、従來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(tǒng)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(yōu)位性と製造効率がある可能性があります。そのため、將來的には、具體的な業(yè)界の3 D印刷プロセスに対する認(rèn)識が深まるにつれて、この技術(shù)は業(yè)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(shù)にすぎない。