3Dプリントと切削加工の融合で、短納期かつ高品質なプロトタイプを実現する依頼法

はじめに

製造業におけるプロトタイプの重要性は、製品開発サイクルの短縮が進む中でますます高まっています。
新しい製品や部品の試作は、その後の大量生産に向けた品質や性能の確認、ならびに設計上の課題を洗い出すために不可欠です。
しかし、試作工程においては短納期と高品質の両立が求められ、多くの企業がその対応に苦慮しています。

近年、3Dプリント技術の進化と普及により、従来の切削加工だけでなく、3Dプリントを組み合わせることで画期的なプロトタイプ製造が可能になっています。
本記事では、3Dプリントと切削加工の融合によって、それらの課題を解決し、効率的かつ効果的なプロトタイプ製造を実現するための依頼法について解説します。

3Dプリントの特長と活用法

3Dプリント技術の基本

3Dプリント技術は、デジタルデータを基に物体を逐次的に積層して造形する技術です。
この技術の特長は、設計データに基づいて1つのプロセスで複雑な形状を直接造形できる点にあります。
素材の選択肢も年々増加しており、樹脂や金属だけでなく、特殊な機能を持つ素材の使用にも対応しています。

短納期の実現

3Dプリントは、設計から造形までのリードタイムが非常に短いという特長があります。
従来の切削加工では、工具の物理的な制約や加工時間がボトルネックになることが多いですが、3Dプリントではそのような制約を解消できるため迅速な試作が可能です。
特に、初回サンプルの作成においてその効果は顕著です。

設計の自由度と修正の容易さ

3Dプリントでは、複雑な形状であっても追加の工数が不要なため、設計の自由度が大幅に向上します。
また、設計修正が発生しても、デジタルデータを修正するだけで再出力が可能なため、修正が容易である点もメリットです。

切削加工の特長と活用法

精密性と材料特性の活用

切削加工の最大の利点は、機械による精密な切削によって高精度な加工が可能であることです。
特に寸法精度や仕上がりの表面品質に関しては、3Dプリントでは達成が難しいレベルの精度を実現できます。
また、金属材料の特性を活かした加工が可能であるため、高強度部品や耐熱部品の製作には欠かせません。

コストと経験に基づく実績

従来からの加工技術として多くの分野で膨大な実績があるため、材料や加工方法の選定においても多くの知見が蓄積されています。
そのため、特定の加工用途においてはコストパフォーマンスが高い選択肢となる場合が多いです。

3Dプリントと切削加工の融合による相乗効果

工程の最適化

3Dプリントと切削加工の特長を組み合わせることで、プロトタイプの工程をより最適化することが可能です。
例えば、初期段階では3Dプリントを用いてラフな試作品を迅速に作成し、細部の確認や修正をした後に、切削加工で精密な仕上がりを実現するアプローチです。
これにより、開発初期段階での設計検証が加速し、その後の精度重視の試作が迅速に行えるようになります。

材料と形状に応じた選択

複雑な形状や内部構造を持つ部品については3Dプリントを活用し、強度や耐性が求められる部分については切削加工で製作するなど、材料特性や形状特性に応じて両技術を使い分けることが重要です。
これにより、各技術の強みを活かした効率的なプロトタイプ製作が可能になります。

依頼法の具体例とポイント

デジタルツインの活用

3Dプリントと切削加工を効果的に組み合わせるには、デジタルツイン技術が有用です。
デジタルツインを活用することで、物理的なプロトタイプを造形する前にシミュレーションを行い、設計のバーチャル検証が可能になります。
このプロセスを通じて、製品の技術的課題を容易に見つけ出し、事前に対処することができます。

サプライヤー選定のポイント

3Dプリントと切削加工を融合した製作を行うには、両方の技術に対応できるサプライヤー選定が重要です。
適切なサプライヤー選定のポイントとしては、技術力、実績の有無、装置や設備の充実度、品質管理体制などが挙げられます。
特に、バイヤーとしてはサプライヤーの技術担当者と密にコミュニケーションを図り、ニーズや課題を正確に伝えることが重要となります。

プロトタイプの評価とフィードバック

プロトタイプの完成後には、評価とフィードバックのフェーズが待っています。
評価においては、設計意図通りの機能や性能が発揮されているか、加工精度や仕上がり状態が要件を満たしているかを確認します。
さらに、得られた知見を次の試作や製品開発プロセスにフィードバックし、継続的な改善を図ります。

まとめ

3Dプリントと切削加工の融合により、短納期かつ高品質なプロトタイプを実現するためには、各技術の特長を理解し最適に組み合わせることが求められます。
デジタルツインやサプライヤー選定の工夫により、プロトタイプ製造の効率化を図ることができます。
これにより、製品開発サイクルの短縮と市場投入の迅速化を実現し、競争力の向上に繋げることが可能です。

製造業に従事する技術者やバイヤーの皆様におかれましては、本記事を参考に3Dプリントと切削加工の融合技術を活用し、より良い製品開発に臨まれることを願っております。