それが来たら プラスチック製造, 2つのプロセスが汎用性について際立っています: CNC加工 (減算) そして 3D印刷 (添加剤). CNCは、固体のプラスチックブロックから部品を彫ります, 3D印刷がフィラメントまたは樹脂から層ごとにそれらを構築する間. どちらも高品質のプラスチック部品を作ります, しかし、彼らの強み - 精度のような, スピード, コスト - プロジェクトのニーズに基づいて大幅に変化します. このガイドは彼らの違いを分解します, 材料の互換性, 実世界の使用, そして、あなたのプラスチック製造の目標に適したものを選ぶ方法.
初め: プラスチック製造のためのCNC加工と3D印刷とは?
それらの間で選択します, あなたは彼らのコアプロセスを理解する必要があります - これは、彼らがプラスチック製造のさまざまなタスクで優れている理由を説明します.
CNC加工: 減算的なプラスチック製造
CNC加工は彫刻のようなものです: プラスチックのしっかりしたブロックから始まります (例えば。, 腹筋, ナイロン) コンピューター制御ツールを使用して余分な材料を削除します (ミルズ, ドリル, 旋盤). プラスチック部品の仕組みは次のとおりです:
- プラスチックブロックがCNCマシンのワークテーブルに固定されています.
- CAD設計はGコードに変換されます, マシンのツールをガイドします.
- シャープ, 特殊なツール (多くの場合炭化物) 正確なパスでプラスチックをカットします - 第一のラフカットは部品を形作ります, 次に、精度のために細かいカット.
- 圧縮空気はプラスチックを冷却します (液体クーラントはソフトプラスチックをワープできます) そして、プラスチックチップを吹き飛ばします.
- 完成した部分は削除されます - 必要なサポートはありません, ソリッドブロックに感謝します.
重要な特性: 強くなります, 等方性部分 (すべての方向に均一な強度) 緊密な許容範囲 - 機能的なプラスチック成分のためのideal.
3D印刷: 添加剤のプラスチック製造
3d印刷は、層ごとにプラスチック部品の部品を構築します, ソリッドブロックは必要ありません. プラスチック製造のための2つの最も一般的な3D印刷プロセスは:
FDM (融合モデリング) - フィラメントベース
- 熱可塑性フィラメントのスプール (例えば。, プラ, 腹筋) 加熱されたノズルに供給します (180–260°C).
- ノズルはフィラメントを溶かし、薄い層のビルドプレートに堆積します (0.05–0.3 mm厚).
- 層を冷やして結合します; ビルドプレートが下がり、次のレイヤーを追加します.
- オーバーハング用にサポート構造が追加されます (angles >45°) 印刷後に削除されました.
SLS (選択的レーザー焼結) - パウダーベース
- ナイロンパウダーのベッド (例えば。, PA12) 均等に広がっています.
- レーザーがパウダーを部品の最初の層の形に溶かします.
- ベッドは下がります, 新鮮な粉末が追加されています, レーザーは繰り返されます。必要はありません (ルースパウダーはサポートとして機能します).
- 部品には余分な粉末がきれいになり、強度のために硬化します.
重要な特性: 複雑な形を作ります (格子, 中空のインテリア) CNCはできません。プロトタイプとカスタムプラスチック部品には偉大です.
CNCの機械加工と. 3D印刷: プラスチック製造の比較
下の表は、全体の2つのプロセスを比較しています 9 プラスチック製造の重要な要因 - 業界調査と現実世界の引用からのデータを使用して、あなたが決定するのに役立ちます:
| 要素 | CNC加工 (プラスチック) | 3D印刷 (FDM/SLS) |
| 部品強度 | 高い (等方性, 固体プラスチック) - 腹筋: 40–45 MPa引張強度 | 中くらい (異方性, レイヤーライン) - FDM ABS: 30–35 MPa引張強度 |
| 許容範囲 | きつい (±0.025–0.1 mm) - 正確なフィットに最適です | ゆるい (±0.1–0.3 mm) - FDMよりもSLSが優れています |
| 表面仕上げ | スムーズ (3.2–0.4μm) - 使用する準備ができました | 粗い (FDM: 12.5–25μm; SLS: 6.3–12.5μm) - サンディングが必要です |
| 材料廃棄物 | 高い (50–70％のプラスチックブロックが切り取られています) | 低い (FDM: 10–20％廃棄物; SLS: 50%+ パウダーが再利用されます) |
| バッチサイズのスイートスポット | 50+ 部品 (固定費は量に広がっています) | 1–10部品 (セットアップ料金はありません) |
| リードタイム (10 部品) | 10–14日 (設定 + 切断) | 3–5日 (FDM); 4–6日 (SLS) |
| リードタイム (100 部品) | 14–21日 | 10–14日 (FDM); 12–16日 (SLS) |
| デザインの複雑さ | 限定 (閉じたインテリア/格子はありません) | 高い (追加費用なしで複雑な形状を処理します) |
| パートごとのコスト (腹筋, 10 部品) | \(25- )35 | \(18- )25 (FDM); \(22- )30 (SLS) |
| パートごとのコスト (腹筋, 100 部品) | \(15- )20 | \(18- )25 (FDM); \(16- )22 (SLS) |
材料の互換性: どのプラスチックが各プロセスで機能しますか?
すべてのプラスチックがCNCの機械加工や3D印刷に等しく適しているわけではありません. 正しい選択は、あなたの部分に依存します (例えば。, 強さ, 耐熱性) プロセスの機能.
| プラスチックタイプ | 重要な特徴 | CNCの機械加工性 | 3d適合性を印刷 | ベストユースケース |
| 腹筋 | 耐衝撃性, 厳しい, 処理が簡単です | 優れた - 耐久性のあるエンクロージャー/ギアを作ります | 良い (FDM) - 加熱チャンバーが必要です | 電子ハウジング, おもちゃ |
| ナイロン (PA12) | 高強度, 耐摩耗性 | 優れた - 機械部品に最適です | 素晴らしい (SLS) - サポートは必要ありません | ギア, ベアリング, ファスナー |
| PC (ポリカーボネート) | 透明, 耐衝撃性, 耐熱性 | 良い - ひび割れを避けるために慎重に切断します | 公平 (FDM) - 閉じたチャンバーが必要です | セーフティグラス, ケースを表示します |
| 酢酸 (ポン) | 低摩擦, 高い剛性 | 優れた - 滑らかな仕上げの正確な部品 | 貧しい - ゆがみなく印刷するのは難しい | カム, ベアリング, 医療ツール |
| プラ | 低コスト, 生分解性, 印刷しやすい | 貧しい - 切断するには脆すぎます | 素晴らしい (FDM) - 高速プロトタイピング | プロトタイプ, 装飾的な部分 |
| TPU | フレキシブル, 弾性, 涙抵抗性 | 貧弱 - 柔らかいプラスチック詰まりツール | 素晴らしい (FDM/SLS) - グリップ/シールを作成します | 電話ケース, ガスケット, ウェアラブル |
例: メーカーは、ツールに柔軟なプラスチックグリップを必要としていました. CNCの機械加工は、それが変形しないとTPUを削減できませんでした, そのため、FDM 3D印刷を使用しました. グリップコスト \(3 それぞれ (vs. \)8 失敗したCNCの試みの場合) そして準備ができていました 2 日.
現実世界のプラスチック製造ケース: CNC対. 3D印刷
数字はストーリーの一部を伝えていますが、実際のプロジェクトは、これらのプロセスが実際にどのように機能するかを示しています. ここにあります 3 選択が大きな違いをもたらしたプラスチック製造の例.
場合 1: 機能ギアプロトタイプ (CNCは強さで勝ちます)
ロボット会社が必要です 10 ABSギアプロトタイプ負荷をかけるパフォーマンスをテストするためのプロトタイプ.
- 3D印刷 (FDM) オプション: ギアにはそれらを弱める層の線がありました - 彼らは後に壊れました 50 負荷下の回転. 各ギアのコスト \(20, 合計 \)200.
- CNC加工オプション: 固体ABSギアは等方性でした 500+ 回転. 各ギアのコスト \(30, 合計 \)300.
結果: 会社はCNC（Spent）を選択しました $100 さらに、ギアのパフォーマンスに関する正確なデータが得られます, 後で費用のかかる再設計を回避します.
場合 2: カスタム格子ドローンフレーム (3d複雑さのために印刷が勝ちます)
スタートアップが必要です 5 中空の格子設計を備えた軽量のナイロンドローンフレーム (体重を減らすため).
- CNC加工オプション: 不可能 - CNCツールは、内部格子構造に到達できませんでした. 簡素化されたデザインでさえも費用がかかります \(150 フレームごと, 合計 \)750.
- 3D印刷 (SLS) オプション: 格子設計はナイロンパウダーで簡単に印刷できました. 各フレームコスト \(40, 合計 \)200, そしてそうだった 40% 固体CNCフレームよりも軽い.
結果: スタートアップはSLSを選択しました $550 ドローン飛行にとって重要な軽量設計を獲得しました.
場合 3: 中帯エンクロージャー (MJF 3D印刷残高コスト & スピード)
技術ブランドが必要です 50 新しいセンサー用のABSエンクロージャー.
- CNC加工オプション: セットアップがかかりました 7 日, 各エンクロージャーコスト \(22, 合計 \)1,100. リードタイム: 14 日.
- 3D印刷 (MJF) オプション: セットアップなし, 各エンクロージャーコスト \(20, 合計 \)1,000. リードタイム: 7 日.
結果: ブランドはMJFを選択しました $100 エンクロージャーを手に入れました 7 より速い日, 製品の発売期限を満たします.
適切なプラスチック製造プロセスを選択する方法 (ステップバイステップ)
これらに従ってください 4 プラスチックプロジェクトのCNC加工と3D印刷を選択する手順:
ステップ 1: 部品の関数を定義します
- 強度/負荷を負担する必要があります (例えば。, ギア, ブラケット): CNC加工を選択します (等方性部分).
- 複雑な形状が必要です (例えば。, 格子, 中空の部分): 3D印刷を選択してください (SLS/FDM).
- プロトタイプのみが必要です (機能なし): FDM 3D印刷を選択します (安い, 速い).
ステップ 2: バッチサイズを確認してください
- 1–10部品: 3D印刷 (FDM) 安いです (CNCセットアップ料金はありません).
- 10–50部品: 3D印刷 (MJF/SLS) バランスコストと速度.
- 50+ 部品: CNCの機械加工は安価です (セットアップコストは、ボリュームに広がっています).
ステップ 3: 耐性を優先します & 仕上げる
- 厳しい耐性が必要です (<±0.1 mm) (例えば。, 医療部品): CNC加工を選択します.
- 滑らかな仕上げが必要です (サンディングはありません) (例えば。, 消費財): CNC加工またはSLS 3D印刷を選択します.
- 許容範囲/仕上げは重要ではありません (例えば。, ラフプロトタイプ): FDM 3D印刷を選択します.
ステップ 4: 総コストを計算します
総コスト=前コスト + (パートごとのコスト×バッチサイズ). この例をABSパーツに使用してください:
| バッチサイズ | CNC加工総コスト | FDM 3D印刷総コスト |
| 10 部品 | \(200 (設定) + \)30×10 = $500 | \(0 (設定) + \)20×10 = $200 |
| 50 部品 | \(200 (設定) + \)22×50 = $1,300 | \(0 (設定) + \)20×50 = $1,000 |
| 100 部品 | \(200 (設定) + \)18×100 = $2,000 | \(0 (設定) + \)18×100 = $1,800 |
| 500 部品 | \(200 (設定) + \)12×500 = $6,200 | \(0 (設定) + \)18×500 = $9,000 |
重要なポイント: CNCは、ほとんどのプラスチック製造プロジェクトで〜100部品でFDMよりも安くなります.
CNC対Yiguテクノロジーの視点. 3dプラスチック製造のための印刷
Yiguテクノロジーで, プラスチック製造プロセスをクライアントの目標と一致させます. ギアや医療コンポーネントなどの機能部品の場合, CNC加工は、必要な強度と精度を提供します. 格子ドローンフレームのような複雑なプロトタイプまたは小さなバッチの場合 - 3D印刷 (SLS/MJF) より速く、より費用対効果が高くなります. また、材料の選択も支援します: CNCエンクロージャーにABSまたは3DプリントグリップにTPUを推奨する. 私たちのチームは、両方のプロセスのサンプルパーツを提供します, そのため、クライアントは違いを直接見ます. 私たちのために, 最良のプロセスは万能のプロセスではありません - それがあなたのプラスチック部品を機能させるものです, 最後, そして、あなたの予算に合わせてください.
CNCの機械加工とFAQ. 3dプラスチック製造のための印刷
1. 3D印刷は、CNCの機械加工と同じくらい強力なプラスチック部品を作ることができます?
いいえ - CNC部品は等方性です (すべての方向に強い) 固体プラスチックから切断されているからです. 3D印刷された部品には、それらを弱くするレイヤーラインがあります (例えば。, fdm absは持っています 30% CNC ABSよりも低い引張強度). CNCでデザインを達成できない場合のみ、強度批判的な部品に3D印刷を使用します.
2. CNCの機械加工は、小さなバッチで価値があります (下 50 部品)?
めったに - 緊密な耐性や強さを必要としない限り. のために 50 ABSパーツ, CNCコスト〜(1,300 (設定 + 部品) vs. \)1,000 MJF 3D印刷用. 3Dプリンティングがパフォーマンスのニーズを満たすことができない場合にのみ、小さなバッチにCNCを選択してください.
3. どのプロセスが持続可能なプラスチック製造に適していますか?
3D印刷 (特にSLS) より持続可能です. SLS Reuses 50%+ ナイロンパウダーの, 一方、CNCはプラスチックブロックの50〜70％を廃棄します. また、FDMはCNCよりも少ない廃棄物を生成します, ただし、SLSよりも多くのエネルギーを使用しています. 環境に優しいプロジェクトのため, リサイクルされたフィラメントでSLS 3D印刷を優先します.