CNC ラピッドプロトタイピングとプロトタイピング用のダイカストの違いは何ですか?

プロトタイピングに関しては、CNC ラピッド プロトタイピングとダイカストという 2 つの一般的な方法が際立っています。 CNC ラピッド プロトタイピングのサプライヤーとして、私は両方の技術の独特の特性と応用を直接目撃してきました。このブログでは、次のプロジェクトについて情報に基づいた決定を下せるよう、これら 2 つのプロトタイピング方法の違いを詳しく説明します。

1. プロセスの概要

CNCラピッドプロトタイピング

CNC (コンピューター数値制御) ラピッド プロトタイピングは、サブトラクティブ製造プロセスです。金属、プラスチック、木材、複合材料などの固体ブロックから始まります。このプロセスでは、事前にプログラムされたコンピューター ソフトウェアを使用して切削工具の動きを制御します。これらのツールはブロックから材料を徐々に除去して、目的の形状を作成します。

たとえば、必要な場合は、エアバッグカバー試作品、CNC マシンは、エアバッグ カバーの正確な形状が得られるまで、特定の一連の指示に従って材料を切断、穴あけ、フライス加工します。この方法は高精度を実現し、公差が厳しい複雑な形状を作成できます。

試作用ダイカスト

ダイカストは、溶融金属を高圧下で金型キャビティに押し込む鋳造プロセスです。ダイとも呼ばれる金型は通常鋼で作られ、目的の部品の逆の形状になるように設計されています。溶融金属が金型に射出されると、冷却されて固化し、キャビティの形状が形成されます。

たとえば、シャーシシェルフのプロトタイプ、まず、シャーシ シェルフの設計に従ってダイが製造されます。次に、溶融金属が金型に注入され、冷却後にシャーシ シェルフのプロトタイプが取り外されます。このプロセスは、安定した品質で大量の部品を生産するのに適しています。

2. 材料の選択

CNCラピッドプロトタイピング

CNC ラピッド プロトタイピングの重要な利点の 1 つは、幅広い材料互換性です。アルミニウム、スチール、真鍮、チタンなどのさまざまな金属に加工できます。プラスチックのカテゴリでは、ABS、ポリカーボネート、ナイロンなどの材料が一般的に使用されます。この柔軟性により、設計者はプロトタイプに必要な強度、耐久性、耐熱性などの機械的特性に基づいて最適な材料を選択できます。

たとえば、プロトタイプが高温に耐える必要がある場合は、耐熱プラスチックまたは高温合金を選択できます。さらに、CNC 加工は木材や複合材料にも使用できるため、独自の美的要件や機能要件を備えたプロトタイプを作成するのに有益です。

試作用ダイカスト

ダイカストは主にアルミニウム、亜鉛、マグネシウムなどの金属で使用されます。これらの金属は溶融時の流動性に優れており、これは金型キャビティに均一に充填するために不可欠です。アルミニウムは、軽量で、強度対重量比が高く、耐食性に優れているため、一般的な選択肢です。亜鉛は、優れた鋳造性と低い融点により、より小型で詳細な部品によく使用されます。

ただし、ダイカストにおける材料の選択肢は、CNC ラピッド プロトタイピングに比べて比較的限られています。プロトタイプにダイカストに適さない非金属材料または特定の合金が必要な場合、これは欠点となる可能性があります。

3. 精度と公差

CNCラピッドプロトタイピング

CNC ラピッド プロトタイピングは精度が高いことで知られています。最新の CNC 機械は、機械の機能と加工される材料に応じて、±0.005 インチ (±0.127 mm) またはそれ以上の厳しい公差を実現できます。このレベルの精度は、複雑な形状や重要な寸法を持つプロトタイプの作成に最適です。

たとえば、CNCドリリング タッピング ねじ切り 加工 試作、CNC マシンは、正確な仕様を満たすために、正確に穴を開け、タップネジを切り、表面をフライス加工することができます。切削工具の動きを高精度で制御できるため、プロトタイプの寸法が一貫しており、必要な公差内に収まることが保証されます。

試作用ダイカスト

ダイカストでは良好な寸法精度で部品を製造できますが、一般に公差は CNC ラピッド プロトタイピングで達成されるほど厳密ではありません。冷却中の金属の収縮と時間の経過による金型の磨耗は、部品の寸法に影響を与える可能性があります。ダイカストの一般的な公差は、部品のサイズと複雑さに応じて、±0.005 インチ (±0.127 mm) から ±0.010 インチ (±0.254 mm) の範囲です。

ただし、大規模生産の場合は、ダイカストでも多くの用途で許容可能な精度を提供できます。重要なのは、寸法のばらつきを最小限に抑えるために、金型と部品を慎重に設計することです。

4. 制作時間

CNCラピッドプロトタイピング

CNC ラピッド プロトタイピングは、特に小ロット生産において、生産時間が比較的短いことで知られています。設計が完成し、CNC プログラムが作成されると、すぐに加工プロセスを開始できます。単純なプロトタイプの場合、製作時間は数時間程度で済む場合があります。

ただし、複雑な形状を持つより複雑な部品の場合、製造時間が大幅に長くなる可能性があります。これは、部品を作成するために CNC マシンがフライス加工、穴あけ、旋削などの複数の操作を実行する必要があるためです。さらに、ツールの選択やキャリブレーションを含む機械のセットアップ時間も、全体の生産時間に追加される可能性があります。

試作用ダイカスト

ダイカストは、CNC ラピッドプロトタイピングに比べてリードタイムが長くなります。最初のステップはダイを設計して製造することですが、ダイの複雑さに応じて、これには数週間、場合によっては数か月かかる場合があります。金型の準備が完了すると、実際の鋳造プロセスは比較的速くなります。ただし、金型の作成に必要な時間を考慮すると、ダイキャスト プロトタイプの全体的な生産時間は、通常、CNC 機械加工プロトタイプよりも長くなります。

設計検証や市場テストのためにプロトタイプを早急に必要とする場合、この長いリードタイムが不利になる可能性があります。

5. コスト

CNCラピッドプロトタイピング

CNC ラピッド プロトタイピングのコストは、材料、部品の複雑さ、数量などのいくつかの要因によって異なります。少量のバッチ生産では、金型などの高価な工具が必要ないため、CNC 加工の方がコスト効率が高い場合がよくあります。主なコスト要素は、材料費、機械時間、労働力です。

ただし、各部品は個別に加工されるため、数量が増加しても部品あたりのコストが大幅に下がらない場合があります。このため、CNC ラピッド プロトタイピングは大規模生産にはあまり適していません。

試作用ダイカスト

ダイカストは金型の設計と製作が必要なため、初期コストが高くなります。金型の作成プロセスには精密機械加工と熱処理が含まれ、コストがかかる場合があります。ただし、大規模生産の場合、金型を使用して複数の部品を製造できるため、部品あたりのコストが大幅に減少します。

したがって、多数のプロトタイプや最終用途の部品を製造する予定がある場合は、長期的にはダイカストの方がコスト効率の高い選択肢となる可能性があります。

6. 表面仕上げ

CNCラピッドプロトタイピング

CNC ラピッドプロトタイピングでは、幅広い表面仕上げを実現できます。表面仕上げは、使用する切削工具、加工パラメータ、後処理操作によって異なります。ファインピッチの切削工具と適切な加工速度および送りを使用することにより、滑らかな表面仕上げが得られます。

サンディング、研磨、陽極酸化などの後処理操作により、表面品質をさらに向上させることができます。これにより、デザイナーは、製品のプレゼンテーションや市場テストに重要な、高品質の外観を備えたプロトタイプを作成できます。

試作用ダイカスト

ダイキャスト部品の表面仕上げは、CNC 機械加工部品に比べて一般に粗くなっています。これは、鋳造プロセス中に溶融金属が気孔やバリなどの表面欠陥を引き起こす可能性があるためです。ただし、ショットブラスト、研削、メッキなどの後処理操作を使用して、表面仕上げを改善することができます。

表面仕上げの選択は、金型の表面品質にも依存します。金型の仕上げが良好であれば、表面の外観がより優れた部品を製造できますが、これにより金型の製造コストも増加します。

7. 各方法を選択する場合

CNCラピッドプロトタイピング

• 少量生産: 設計検証またはコンセプト テストのために数個のプロトタイプのみが必要な場合は、CNC ラピッド プロトタイピングが最適です。高価な工具を必要とせずに、部品を迅速に製造できます。
• 複雑な形状: プロトタイプに複雑な形状、アンダーカット、または細かいディテールがある場合、CNC 加工はこれらの要件に簡単に対応できます。
• 材料の柔軟性: 非金属材料を含む幅広い材料を使用する必要がある場合、CNC ラピッド プロトタイピングは必要な柔軟性を提供します。

試作用ダイカスト

• 大量生産: プロトタイプや最終用途部品の大規模生産の場合、長期的にはダイカストの方がコスト効率が高くなります。金型を作成したら、複数の部品の生産を迅速かつ効率的に行うことができます。
• 良好な機械的特性: プロトタイプに高強度と良好な機械的特性が必要な場合、ダイカスト金属がこれらの特性を提供できます。
• 安定した品質: ダイカストでは、一貫した品質の部品を製造できます。これは、均一性が要求される用途にとって重要です。

結論として、CNC ラピッドプロトタイピングとプロトタイピング用のダイカストには、それぞれ長所と短所があります。 CNC ラピッド プロトタイピングのサプライヤーとして、私はプロジェクトに適切な方法を選択することの重要性を理解しています。どの方法がプロトタイプに最適であるかまだわからない場合は、お気軽にご相談ください。当社の専門家チームは、お客様の要件を評価し、最適なプロトタイピング ソリューションを推奨するお手伝いをします。単一のプロトタイプが必要な場合でも、大規模な生産実行が必要な場合でも、当社はプロセス全体を通してお客様をサポ​​ートします。

参考文献

• 「製造エンジニアリングとテクノロジー」Serope Kalpakjian および Steven Schmid 著
• 『CNC 加工ハンドブック』Mark Albert 著
• 「ダイカストのデザインとテクノロジー」デビッド・クロラ著