あなたがエンジニアまたは調達の専門家である場合, あなたはおそらく疑問に思ったでしょう: は メタル3D印刷 CNC加工のような減算的な方法で長い間作成してきた部品には価値があります? 答えは単純な「はい」や「いいえ」ではありません。それはあなたのデザインに依存します, タイムライン, 予算, および一部の要件. このガイドは、正しい選択をするためにあなたが知っておくべきすべてを分解します, 実世界の例と実用的なデータを使用します.
メタル3D印刷とは何ですか? 簡単な概要
メタル3D印刷 (呼ばれます 添加剤の製造, またはAM) 金属パウダーから層ごとに部品層を構築します。これは、固体ブロックから材料を削除する伝統的な「減算」方法に似ていません. 最も一般的なテクノロジーの2つがあります:
- SLM (選択的レーザー融解): レーザーを使用して金属粉を液体に完全に溶かします, これは冷却し、層に固まります.
- DMLS (直接金属レーザー焼結): 粒子を一緒に「溶接」するのに十分なだけ粉末を加熱します (それらを完全に溶かしません).
SLMとDMLSは異なって動作します, 業界はしばしばこれらの用語を同じ意味で使用します. どちらも鋭く対照的です CNC加工, 材料を除去することで部品を形作る - 石のブロックから像を彫ると考えてください, 小さなレンガで1つを構築します.
4 メタル3D印刷を選択するための重要なシナリオ
メタル3D印刷は、すべての仕事に適していません, しかし、それは4つの特定のケースで輝いています. 以下は、各シナリオをバックアップするための実際の例とデータです.
1. 複雑なデザインが必要です (追加費用はありません)
複雑な形状での従来の製造闘争 - 5軸CNCマシンでさえ、内部チャネルや格子構造などの複雑な幾何学を簡単に作成できません. 悪い, デザインがより複雑です, コストが高くなります: より精密なツールが必要です, セットアップ時間が長い, 多くの場合、組み立てる複数の部品.
メタル3D印刷はこのスクリプトを反転させます: 複雑さはコストを追加しません. パーツ全体を1つのステップで構築します, アセンブリは必要ありません.
実世界の例: GEのリープエンジン燃料ノズル
GE使用しました DMLS 航空機のエンジン燃料ノズルを再考します. 以前, ノズルはから作られました 20 別々の部品 (さまざまなサプライヤーから調達されました) それにはアセンブリが必要でした. 3D印刷付き:
- ノズルはシングルになりました, モノリシック部分.
- 重量が減少しました 25% (航空宇宙の燃費にとって重要です).
- 強度が増加しました 5x 元のデザインと比較して.
これは、CNCの機械加工では不可能でした 20 タイトに部品, 高性能コンポーネントは遅すぎてエラーが発生しやすくなりました.
2. 金属のプロトタイプが速く必要です (1–5ユニット)
新しい部品設計をテストしている場合 (1 に 5 プロトタイプ), メタル3D印刷はより速く、より安価です CNC加工よりも. その理由は次のとおりです:
- CNC加工には材料在庫が必要です, ツールセットアップ, およびプログラミング - しばしば取る 2–4週 あなたの最初の部分を取得するために.
- メタル3D印刷 (DMLでも) オンデマンドで動作します: ツールなし, 備蓄はありません. プロトタイプを印刷できます 3–7日 完璧になるまでデザインを微調整します.
プロトタイプのターンアラウンド時間比較
| 方法 | 最初のパーツリードタイム | 追加のプロトタイプごとのコスト | バッチサイズに最適です |
| メタル3D印刷 (DMLS) | 3–7日 | \(500- )1,500 (最初と同じ) | 1–10ユニット |
| CNC加工 | 2–4週 | \(300- )800 (セットアップ後は安く) | 50+ ユニット |
例えば, 使用された新しい手術器具プロトタイプをテストする医療機関会社 SLM 印刷する 3 のバージョン 2 数週間 - かかったであろうもの 6 CNC加工の週.
3. あなたは軽量が欲しいです, 耐久性のある部分 (航空宇宙/医療)
航空宇宙や医療のような産業は両方とも軽い部品を必要としています (燃料を節約したり、患者の不快感を軽減したりします) そして強い (高いストレスを処理するため). メタル3D印刷の使用 スーパーアロ (例えば。, インコネル 718, alsi10mg, コバルトクロミウム) それは伝統的に機械加工された素材よりも軽いですが、耐久性があります.
材料性能の比較
| 材料 | 重さ (vs. 鋼鉄) | 抗張力 | に最適です |
| インコネル 718 (3D印刷) | 20% ライター | 1,290 MPA | 航空宇宙エンジン部品 |
| alsi10mg (3D印刷) | 60% ライター | 330 MPA | 軽量ブラケット |
| コバルトクロミウム (3D印刷) | 15% ライター | 1,250 MPA | 歯科インプラント, 手術ツール |
歯科研究所, 例えば, 用途 3Dプリントされたコバルトクロミウムクラウン それは 15% 製粉されたクラウンよりも軽いが、長持ちする - 患者はあごの疲労を報告しない, そして、ラボは機械加工の時間を節約します.
4. あなたは材料の無駄を削減したいです
CNC加工のような減算的な方法は、多くの無駄を生み出します: まで 70% 元の金属ブロックの スクラップになります (あなたはリサイクルする必要があります). メタル3Dプリンティングは、部品を構築するために必要なパウダーのみを使用します - 余分な材料はありません, 無駄はありません.
例えば, に切り替えられた自動車部品サプライヤー SLM 小さなセンサーハウジング用. 以前, CNCの機械加工は1kgのアルミニウムブロックを0.3kgの部品に変えました (70% 無駄). 3D印刷付き, 彼らは正確に0.3kgのAlsi10mgパウダーを使用します $200 材料コストのパートごと.
5 金属3D印刷の短所 (代わりにCNCを選択するタイミング)
メタル3D印刷は銀の弾丸ではありません. CNC加工がまだ優れている5つのケースがあります:
1. 滑らかな表面仕上げが必要です
3Dプリントされた部品には粒子の粗い表面があります (金属粉末層から) これは、CNCマシンの部分ほどスムーズではありません. これを後処理で修正できます (例えば。, サンディング, 研磨), しかし、それは追加されます 10–30％総費用.
部品に正確なテクスチャが必要な場合 (例えば。, しっかりと密閉するバルブ), CNC加工がより良い選択です。マシンからすぐに滑らかな仕上げを提供します.
2. 最大の部品強度が必要です
CNCマシンパーツは、固体金属ブロックから切断されます, だから彼らは均一な強さを持っています. 3Dプリント部品, 対照的に, それらを弱めることができるレイヤーラインがあります. 平均して:
- 圧縮強度 3Dプリントされた金属部品の 40–50％低い CNCマシンパーツよりも.
- これは、ストレスの多い部品にとって重要です (例えば。, 建設中の負荷を含むブラケット).
3. あなたは大量生産しています (100+ ユニット)
大型バッチの場合、メタル3D印刷は遅いです. 3Dプリンターを作成できます 10 1日の部品, CNC組立ラインは作成できます 100+ 1時間あたりの部品.
コスト比較: 100 小さなブラケットのユニット
| 方法 | 総コスト | 生産時間 |
| メタル3D印刷 (DMLS) | $25,000 | 10 日 |
| CNC加工 | $8,000 | 1 日 |
大量生産部品用 (例えば。, スマートフォンコンポーネント), CNCの機械加工ははるかに安価で高速です.
4. 大きな部分が必要です
3Dプリンターには厳密なサイズの制限があります. の最大パーツサイズ SLM 通常です 250 x 250 x 325 mm (靴箱の大きさ). CNCマシン, 対照的に, までの部品を処理できます 2000 x 800 x 1000 mm (冷蔵庫のサイズ).
大きな部分を作っている場合 (例えば。, 産業用機械フレーム), CNC加工が唯一のオプションです.
5. 希少または専門の資料が必要です
CNCの機械加工は、数百の金属で動作します (例えば。, 真鍮, チタン合金, ステンレス鋼グレード316Lおよび 430). メタル3D印刷には、ほとんどのプロバイダーが限られています (xometryのように) 申し出のみ 5–10金属粉末 (例えば。, インコネル 718, alsi10mg).
あなたの部品が珍しい素材が必要な場合 (例えば。, 化学処理のためのHastelloy C276), CNC加工が必要です.
Yigu TechnologyのMetal 3D Printingに関する視点
Yiguテクノロジーで, 私たちは、金属3Dプリンティングが従来の製造を強力に補完するものとして見ています。. 航空宇宙および医療分野のクライアント向け, 重大な問題を解決します: 複雑なデザイン, 高速プロトタイプ, および軽量部品. しかし、私たちは常に大量生産のためにクライアントをCNC加工に導きます, 大きな部品, または滑らかな仕上げ. 重要なのは、テクノロジーを仕事に一致させることです: 3dイノベーションと小さなバッチのための印刷, スケールと精度のCNC. このハイブリッドアプローチは、クライアントが時間を節約するのに役立ちます, コストを削減します, より良い製品を構築します.
金属3D印刷に関するFAQ
1. 金属3D印刷は、CNCの機械加工に完全に置き換えることができます?
いいえ. メタル3D印刷は複雑なデザインに優れています, プロトタイプ, および小さなバッチ, しかし、CNC加工は大量生産に適しています, 大きな部品, 滑らかな表面, と珍しい材料. 最良のアプローチは、それらがフィットする場所で両方を使用することです.
2. CNCと比較して金属3D印刷部品はいくらかかりますか?
1〜10部の場合, メタル3D印刷は安価です (例えば。, \(500- )1,500 パーツごと). のために 50+ 部品, CNCの機械加工は安くなります (例えば。, \(300- )800 パーツごと) セットアップコストはより多くのユニットに広がっているためです.
3. メタル3D印刷部品が必要な後処理が必要です?
ほとんどの部品は、サポート構造の削除が必要です (印刷中に使用される「足場」を脱ぐ). より滑らかな表面用, サンディングが必要になる場合があります, 研磨, または化学物質仕上げ - これらはコストに10〜30％を追加しますが、ぴったり合う部品のパフォーマンスを向上させます.
