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形状確認だけなら3Dプリンタがオススメ

「とりあえず形状を確認したい」という場合には、3Dプリンタによる試作をお薦めしています。

 

3Dプリンタのメリットは「型代がかからない」

3Dプリンタを用いた出力の最大のメリットは、型を起こす必要がなく、1個から製作できることです。射出成形などの成形方法では、どうしても最初に数十万円から数百万円かけて金型を起工する必要があります。成形品1万個、という量産であれば仮に金型に200万円かけても成型品1個あたりの金型費は200 円程度ですが、「ひとまず形状確認のために1個欲しい」というときに数十万円から数百万円かけるのは非現実的です。

 

 

3Dプリンタにもいくつか種類がある

3Dプリンタと一言で言っても、利用する材料や成形方法によってFDM方式、紫外線硬化インクジェット方式、石膏インクジェット方式、粉末焼結方式などいくつかの種類があります。

 

「FDM方式(Fused Deposition Modeling/熱溶解積層方式)」は、フィラメントと呼ばれるヒモ状に加工された樹脂を熱で溶かし、形状の断面に合わせて一筆書きのように押し出して1層ずつ成形する方式です。材料としてよく用いられるのはABS、PC、PC/ABSで、着色された材料を用いてカラフルな試作品を作ることも可能です。皆さんがイメージする安価な3Dプリンタは、このFDM方式が多いようです。難点としては、積層ピッチが大きく、どうしても縦軸層にギザギザとした段差が生じてしまいます。

 

「紫外線硬化インクジェット方式」は、インクジェットプリンタのようにプリンタヘッドから紫外線で硬化するアクリル系樹脂を射出し、紫外線で固めて積層する方式。積層ピッチが小さく、高精細な試作品を造形できます。難点としては、アクリル系の材料なので成形品の耐久性が弱いことです。コストパフォーマンスも良く、当社の取引先の製造業の研究開発の現場で用いられるのは、この形式が多いように思います。

 

「石膏インクジェット方式」は、インクジェットプリンタのようにプリンタヘッドから石膏と結合剤を射出し、積層していく方式。色のついた結合剤を複数用いることで、フルカラーの造形も可能で、造形速度も比較的早いです。

 

「粉末焼結積層方式」は、粉末状の樹脂や金属にレーザーを照射して焼結させ、積層していく方式。ナイロン樹脂や金属など耐熱性や強度のある材料を利用できます。難点はコスト。造形マシン自体の価格は数千万円と高く、利用にも熟練を要します。紫外線硬化インクジェット方式と比較して高価ですが、当社では耐熱性の求められるエンジン回りの部品の試作や強度を求められる部品の試作によく用いています。

 

3Dプリンタでの試作には数量と再現性に限界がある

上記のように3Dプリンタの種類はいくつかあり、材料の選択肢も複数ありますが、共通する課題が2つあります。一つは数量、もう一つは再現性です。

 

3Dプリンタは、1個だけ作るのであれば安価ですが、型を作らず1個ずつ造形するという特性上、複数個作っても規模の効果を出すのは限定的です。複数の造形品を同時に造形してコストダウンを図る方法もありますが、射出成形のように同じ形状のものを複数作るから安くなるというわけではありません。

 

もう一つの再現性は、実際の量産品と素材や製造方法が違うという問題です。確かにABSやPC、ナイロンなどの材料の選択肢は複数ありますが、ABSの3Dプリンタで造形したからABSの量産品と同じ機械的特性をもつわけではありません。また、プラスチック製品の量産は射出成形で作られることが多く、3Dプリンタによる出力では当然作り方も違います。

 

3Dプリンタによる試作は、あくまで数個程度の形状確認にとどめた方が無難です。

 

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