CNC加工と3Dプリンターを徹底比較！メリット・デメリット・適した用途を解説
この記事では次の内容をまとめています。
・CNC加工とは？
・3Dプリンターとは？
・CNC加工と3Dプリンターの違い
CNCと3Dプリンターのどちらを用いて加工しようか悩んでいる方が知っておくべきことを全てまとめました。
CNC加工とは？
CNCとは”Computerized Numerical Control”の略で、コンピューター数値制御により材料を自動で切削します。
材料を高速回転させ、そこに刃物を当てることで削りながら成形します。
工具はあらかじめ設計したプログラム通りに動くため、精度は非常に高いです。
3Dプリンターとは？
3Dデータに沿って材料を層状に積み重ねることで立体物を作るものです。
型がなくても指定の形状を作れるため、造形に入るまでのリードタイムが短く、試作品製作や少量生産に向いています。
材料は樹脂や金属などがあります。
複雑な形状や内部に空洞のある構造も対応可能です。
CNC加工のメリット３選
この章ではCNC加工の主なメリットをご紹介します。
精度が高い
CNC加工はコンピューターによる数値制御で工具の動きを細かく調整できるため、高い寸法精度を実現できます。
そのため、寸法精度が厳しく求められる部品の製作に向いています。
表面の仕上がりが滑らか
切削工具を使って材料の表面を削っていくため、３Dプリンターに比べて滑らかな表面を実現しやすいです。
量産が得意
CNC加工は一度プログラムや加工条件を設定すれば、同じ形状の部品を繰り返し製作できます。
昔製造したものも、プログラムがあればすぐに加工に入ることができます。
こうした特徴から量産に向いており、品質も一定に保つことができます。
CNC加工のデメリット２選
この章ではCNC加工のデメリットをご紹介します。
材料の無駄が多い
CNC加工は、材料を削り取って目的の形状に仕上げていくため、加工時に切りくずが発生します。
製品の形状によっては多く削る必要があり、材料のロスが大きくなる点がデメリットです。
特に、高価な材料を使用する場合は、材料費の負担が増える可能性があります。
複雑な内部構造はあまり得意ではない
先ほどご説明したように、材料を削って成形するやり方なので、工具が届かない内側部分の加工は困難です。
そのため、複雑な内部構造は得意ではありません。
形状によっては複数の部品に分けて加工して後から組み立てる、もしくは別の加工方法を選ぶ必要があります。
3Dプリンターのメリット３選
この章では３Dプリンターを使用するメリットをご紹介します。
対応可能な形状が幅広い
3Dプリンターは材料を一層ずつ積み重ねて造形するため、設計の自由度が高く、複雑な形状にも対応しやすいのが大きな強みです。
例えば、内部に空洞を設けたり、曲面や細かな凹凸を持たせたりすることも可能です。
材料の無駄が少ない
3DプリンターはCNC加工のように材料を削っていくやり方ではないため、加工時に発生する材料のロスを抑えやすいです。
また、複雑な形状や内部が空洞の部品を製作する場合、材料の使用量もコストも削減できるというメリットがあります。
試作段階で大まかな形をすぐに知ることができる
3Dデータさえ用意すれば造形を始められるため、試作品を比較的短期間で製作できます。
「まずは形状だけ知りたい」という際にすぐに実現できるのはメリットです。
実際の素材を使わなくても、形状やサイズ感、組み立て時の問題などを確認できるので、修正と検証を繰り返しながら開発を進められます。
3Dプリンターのデメリット４つ
この章では3Dプリンターのデメリットをご紹介します。
専用の材料が必要
3Dプリンターで製造する際、専用の材料を使用する必要があります。
例えば、樹脂を使う場合は専用のフィラメント、金属を使うなら金属粉末が必要です。
使用できる材料は機械によって異なり、種類が限られます。
そのため、希望する素材を使えるとは限らないのがデメリットです。
加工精度があまり高くない
CNC加工に比べると加工精度はあまり高くないため、特に高い精度が求められる製品には向かないことも。
ただし、高精度の3Dプリンターを使用すれば、通常の装置より寸法精度の高い製品に仕上がります。
表面に線が残る
3Dプリンターは材料を層状に積み重ねて造形するため、表面に層の線や段差が残ることがあります。
そのため、滑らかな仕上がりにするために研磨や塗装などの後処理が必要になる場合もあります。
強度や耐久性に問題があることも
層を積み重ねているため、力が加わる方向によって強度に差が出ます。
また、使用する材料の種類によって強度が変わることもあります。
3Dプリンターでは用途によって材料を使い分ける必要があります。
CNC加工と3Dプリンターの違い８つ
この章ではCNC加工と3Dプリンターの違いを徹底比較します。
加工方法
CNC加工は金属などの材料を工具で削りながら目的の形状に仕上げていきます。
一方、3Dプリンターは、材料を一層ずつ積み重ねながら立体を作る方式です。
加工の仕組みは大きく異なります。
加工精度
CNC加工では工具の動きを細かく制御できるため、高い寸法精度が求められる部品の製作に適しています。
一方、3DプリンターはCNC加工ほど精度は高くありません。
ただし、高精度の3Dプリンターを使えば寸法の誤差を最小限に抑えることができます。
形状
対応できる形状の幅広さは3Dプリンターに軍配が上がります。
複雑な曲面や内部に空洞のある形状でも造形でき、設計の自由度が高いです。
一方で、CNC加工は工具が届く範囲しか加工できないため、複雑な内部構造は難しいです。
使用材料
CNC加工ではアルミニウムや鉄といった金属からプラスチックまで、幅広い材料に対応しています。
一方、3Dプリンターは樹脂フィラメントや金属粉末など専用の材料を使用しなければならず、さらには装置や造形方式によって使用できるものが異なります。
用途
CNC加工は、寸法精度の高さや強度が求められる部品の製作に適しています。
3Dプリンターは造形に入るまでにあまり時間がかからないため、製品開発における試作品の製作に向いています。
また、複雑な形状の部品を作る際にも重宝します。
加工時間
CNC加工は、加工プログラムの作成や工具の準備に時間がかかります。
一方、3Dプリンターは金型や工具を必要とせず造形を始められるため、試作品を短期間で製作できます。
ただし、作る物の大きさによっては時間がかかります。
コスト
製作にかかるコストは条件によって異なります。
試作品であれば比較的すぐに仕上がる3Dプリンターの方が安く済むかもしれません。
一方で、中に空洞がなく、詰まった中身の製品の場合、材料を外側から削りながら加工するCNCの方が向いているでしょう。
3Dプリンターでも可能ですが、一層あたりに使う材料の量が多くなるため、その分コストも増えやすくなります。
価格を決めるポイント
製品１個あたりの値段を左右する主なポイントは以下の通りです。
CNC加工
- ・材料費
- ・加工の複雑さ
- ・人件費
3Dプリンター
- ・材料費
- ・サポート材の有無
- ・後処理
CNC加工と3Dプリンターはどちらを選ぶべき？
CNC加工と3Dプリンターはどちらが優れているということはなく、用途に合わせて適切なものを選ぶことが大切です。
CNC加工の場合
- ・精度の高さが求められる
- ・表面を滑らかな仕上がりにしたい
- ・量産したい
このような場合に向いています。
また、3Dプリンターに関しては
- ・試作品を製作したい
- ・内部が空洞になっている
- ・曲面がある
- ・軽量化が求められる
こうしたケースに向いています。
まとめ
CNC加工と3Dプリンターは造形の仕方に大きな違いがあり、メリットもデメリットもそれぞれ異なります。
そのため、用途に合わせて適切な方を選ぶことが大切です。
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