3Dプリンター vs 切削加工の違いを解説！！ ～試作における重要な選択～

試作製作において、工法の選択は製品の品質、コスト、そして開発スピードに大きな影響を与えます。
特に、業務用3Dプリンターと切削加工法はそれぞれ独自の強みと弱みを持ち、用途に応じた適切な選択が求められます。 近年では、3Dプリンターによる試作が注目されていますが、そのデメリットを認識し、再び従来の工法に戻る動きも見受けられます。
本記事では、これら二つの工法の違いとそれぞれの利点について解説します。

業務用3Dプリンターとは

業務用3Dプリンターは、デジタルモデルから物理的な試作品を直接製造する技術です。積層造形（Additive Manufacturing）とも呼ばれ、材料を一層ずつ積み重ねていくことで形状を作り上げます。この技術は以下の特徴を持っています。

1. 複雑な形状の再現
   3Dプリンターは非常に複雑な形状を精密に再現することができます。内部構造が複雑なパーツや、従来の加工法では製造が難しい形状も容易に作成可能です。

2. 短期間での試作
   デジタルデータから直接造形を行うため、試作製作のリードタイムが大幅に短縮されます。設計の変更も迅速に反映できるため、試行錯誤を繰り返しやすくなります。

3. 多様な材料の選択
   樹脂、金属、セラミックなど、さまざまな材料が使用可能です。特に業務用3Dプリンターは、高強度や耐熱性を求められる用途にも対応できる素材が充実しています。

切削加工法（CNC加工）とは

切削加工法、特にCNC（Computer Numerical Control）加工は、金属や樹脂などの素材を削り出して形状を作り上げる技術です。以下にその主な特徴を示します。

1. 高精度な仕上がり
   CNC加工は非常に高い精度でパーツを製造できます。特に、表面の仕上がりが滑らかで、寸法精度が要求される試作に適しています。
2. 強度のある部品の製作
   素材を削り出すことで、機械的強度に優れた部品を作ることが可能です。特に、金属部品の試作ではCNC加工が重宝されます。
3. 大量生産への移行が容易
   試作段階から量産段階への移行がスムーズに行えます。CNCプログラムを修正することで、製造プロセスの最適化やコスト削減が可能です。

業務用3DプリンターとCNC加工の比較

試作製作において業務用3DプリンターとCNC加工の違いを理解するために、以下の観点から比較してみましょう。

1. 設計の自由度
   業務用3Dプリンターは設計の自由度が非常に高く、複雑な形状や内部構造を持つ試作に適しています。
   一方、CNC加工は直線的な形状や回転対称の部品に適しており、設計の自由度は比較的制限されます。
2. 製造時間とコスト
   業務用3Dプリンターは短期間で試作を作成できるため、初期段階での試行錯誤が多い場合にはコスト効率が高くなります。
   一方、CNC加工はセットアップに時間がかかるものの、大量生産に移行する際のコストパフォーマンスが優れています。
3. 材料の選択肢と特性
   業務用3Dプリンターでは多様な材料が使用可能ですが、素材特性がCNC加工に比べて劣ることがあります。
   特に機械的強度や耐熱性が求められる部品では、CNC加工が適しています。
4. 後処理と仕上げ

   業務用3Dプリンターで作成した部品は、サポート材の除去や表面仕上げが必要となる場合が多くあります。
   CNC加工の場合、加工後の表面は比較的滑らかで、後処理の手間が少なくて済みます。

このように、それぞれの工法には独自の特長があり、用途に応じた適切な選択が求められます。

試作製作における選択肢のまとめ

試作製作において、業務用3DプリンターとCNC加工のどちらを選択するかは、試作の目的や要求される特性によって異なります。以下に、具体的なケースに応じた選択のポイントをまとめます。

1. 複雑な形状の試作
   内部構造が複雑で、従来の加工法では製造が難しい試作の場合、業務用3Dプリンターが適しています。例えば、流体力学的なシミュレーションを行うための試作や、医療用のカスタムインプラントなどが該当します。
2. 短期間での試行錯誤が必要な試作
   製品開発の初期段階で頻繁に設計変更を行う場合、業務用3Dプリンターを使用することで、迅速な試作製作が可能となります。これにより、開発サイクルを短縮し、市場投入までの時間を大幅に削減できます。
3. 高強度が求められる試作
   機械的強度や耐熱性が求められる試作には、CNC加工が適しています。例えば、エンジン部品や機械構造部品など、高負荷がかかる試作においては、CNC加工がその精度と強度の面で優れています。
4. 大量生産への移行を視野に入れた試作
   試作から量産へスムーズに移行したい場合、CNC加工が適しています。CNCプログラムを調整することで、試作段階で得られたデータをそのまま量産プロセスに活用できるため、コストと時間の削減が可能です。

株式会社エムトピアの強み

株式会社エムトピアでは、業務用3DプリンターとCNC加工の両方を駆使して、試作製作を行っています。これにより、以下のような強みを提供しています。

1. 多様なニーズに対応
   複雑な形状の試作から高強度が求められる試作まで、幅広いニーズに対応可能です。設計段階から試作、量産まで一貫したサービスを提供し、お客様の開発プロセスを支援します。
2. 短納期対応
   業務用3Dプリンターを活用することで、短期間での試作製作が可能です。これにより、お客様の開発スピードを加速させ、市場投入までの時間を短縮します。
3. 高精度な加工技術
   CNC加工を用いることで、高精度かつ高品質な試作を提供します。特に、機械的強度や耐熱性が求められる試作において、その技術力が発揮されます。
4. コスト効率の最適化
   試作段階から量産段階へのスムーズな移行をサポートし、コストパフォーマンスを最適化します。これにより、お客様の製品開発コストを削減し、競争力を高めます。

まとめ

業務用3DプリンターとCNC加工法の違いを理解し、試作製作において適切な選択を行うことは、製品開発の成功に直結します。製品開発のパートナーとして、株式会社エムトピアが多様なニーズに応えます。お気軽にご相談ください。

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