製造用のプラスチック部品を設計する場合、合理化するプロセスは、部品の形状、数量、機能、材料、開発サイクルにおける位置など、多くの要因によって異なります。 3D プリントと射出成形は、2 つの主要な製造プロセスです。ただし、どちらのアプローチが優れているかはまだ決定されていません。したがって、この記事では、これら 2 つのプロセスの利点と利用条件について説明します。
の利点は何ですか 3Dプリント?
3D プリントに関連する重要な利点の一部を以下に示します。
- 高速で多用途
3D プリントは、正確で再現性のあるプロトタイピングと少量の最終用途部品の生産に推奨され、コンポーネントの迅速な配送を保証します。間違いなく、3D プリントの技術はもともと部品のラピッド プロトタイピングに属しています。しかし、現在では、高度な材料とプロセスに支えられた最終用途生産部品の実行可能な製造方法として浮上しています。
- 複雑な形状の設計
形状が比較的単純な部品の製造には、射出成形または CNC 機械加工がより適切で費用対効果の高いソリューションとなる場合があります。しかし、有機的で複雑な形状、複数回の繰り返しが必要な部品、および小型のプラスチック部品の場合は、3D プリントが望ましいソリューションになる場合があります。通常、付加製造アプローチは、射出成形や従来の製造アプローチよりも設計の自由度が高くなります。ただし、設計プロセスが効率的に行われていることが条件です。
- パーツ アセンブリの結合
前述のように、AM の最も重要な利点は、複雑な部品形状を設計する際にかなりの自由度が得られることです。同時に、通常は多数の部品で構成されている既存の部品アセンブリを 1 つの部品に統合できることは、3D プリントによって提供されるもう 1 つの重要な利点です。最終的には、組立コストの削減につながります。たとえば、必要な労力が減り、運用コストが削減され、どの時点でも失敗する可能性が低くなります。
- 軽量化による部品の高耐久性
3D プリントで使用される付加的な材料は、軽量でありながら優れた耐久性を提供します。これが、航空宇宙および自動車の分野で 3D プリント部品が使用される理由です。この投稿では、プラスチック材料を添加物としてのみ考えていますが、印刷されたアルミニウム (ALSi10Mg) も、最終用途部品の製造に最も採用されている材料の 1 つです。
- カスタマイズオプション
3D プリント パーツのカスタマイズの柔軟性は、アディティブ マニュファクチャリングのもう 1 つの注目すべき利点です。これらの線に沿って、患者中心の医療機器、ウェアラブル、および少量の高度に機能する航空宇宙部品など、少量の最終用途部品の生産は、3D 印刷を使用して理想的に見えます。さらに、AM では以前に成形または鋳造された少量部品の再構築が可能になるため、AM で利用可能なカスタマイズ オプションは前例のないものです。
射出成形の利点は何ですか?
射出成形には、製造プロセスとしての使用に付随するいくつかの利点もあります。
- 低価格
コスト効率は、射出成形の大きな利点です。たとえば、アルミニウム金型の工具費は、部品の設計と必要なコンポーネントの数に応じて、$5000 から $80,000 の範囲です。したがって、特定の部品の大量生産を探している場合、金型の金型費は数量の増加で満たされます。
- 幅広い素材の選択
射出成形で使用される原材料は、熱可塑性樹脂、エラストマー、および液状シリコン ゴム オプションです。この範囲では、数千の材料が、射出成形を使用して実行される製造プロセスで使用される材料のカテゴリに分類されます。対照的に、3D プリントで使用できる材料はごくわずかです。さらに、このはるかに広範な材料の入手可能性により、射出成形は多くの業界で最も有名で採用されている製造プロセスになっています。この点で、部品の特性、機能、用途は、原材料として必要な材料を追加することで制御することもできます。
- 大容量
射出成形の利点が多い中で、この方法では生産能力が高くなりすぎます。金型ツールへの初期投資の後、金型を使用して、さまざまなサイズと複雑さを備えた数千の部品を製造できます。
- 製品のスケーラビリティ
数千または数百万に拡大する必要がある部品を設計する場合、3D プリントは価値のあるオプションではありません。マルチジェットフュージョンなど、3D 印刷に関連する技術の一部を使用できますが、部品生産はまだ 1000 未満です。あるいは、射出成形のスケーラビリティが高すぎます。大規模生産に移行する前に、適切な材料を選択して迅速にプロトタイプを作成すると、設計は成形性が最適化されます。さらに、1 つの金型で数百万個の部品の製造が可能です。
- 高速プロセス
3D プリントでは、最終生産部品またはプロトタイプのターンアラウンド タイムが予想よりも長くなる可能性があります。それを考えると、数週間または数か月かかることもあります。ただし、射出成形の場合は、ターンアラウンド タイムが短くなる可能性があります。たとえば、部品の複雑さ、生産量、プロジェクトの種類によっては、2 週間かかる場合があります。
3D プリント 射出成形
多くの場合、これらの製造技術を組み合わせると、製品の既存のパターンに重要な役割を果たします。このプロセスは、3D プリントされたプロトタイプの優れたデザイン モデレーション機能から始まります。その後、部品の数量を拡大するための射出成形に移ります。
つまり、部品の用途と機能に適した製造方法を選択する必要があります。また、ツールボックスで利用できる製造プロセスは、添加剤を使用した射出成形と 3D プリントだけではないことに注意してください。別の方法として、CNC 機械加工や板金加工など、さまざまな製造プロセスを主流化することができます。これらは、単独で使用することも、3D プリントと組み合わせて使用することもできます。