ラピッドプロトタイピング & 少量生産ガイド

製品設計者およびエンジニア向け, デジタルコンセプトから物理的な製品への道のりは複雑になる可能性があります. 適切な製造戦略を選択することが重要です. このガイドでは、ラピッドプロトタイピングと少量生産の包括的な概要を説明します. これらのプロセスがどのように製品開発を加速し、コストを削減するかについて説明します.

この情報は、製造部門での長年の経験に裏打ちされています. 私たちのチームは、数え切れないほどのクライアントがイノベーションを市場に投入するのを支援してきました. このガイドは、その専門知識を利用して明確に提供します, 実用的な洞察. 私たちは、何が機能し、何が機能しないかを直接見てきました. この知識の共有は、情報に基づいた意思決定を行うのに役立ちます.

ラピッドプロトタイピングとは?

ラピッドプロトタイピングは、物理的な部品またはアセンブリのスケールモデルを迅速に製造するために使用される一連の手法です. これは製品開発サイクルにおいて不可欠なステップです. 目標は、大規模生産に着手する前に設計をテストすることです. このプロセスは、エンジニアが欠陥を特定し、機能を改善するのに役立ちます. これにより、迅速な設計反復が可能になります. プロトタイプはフォームによく使われます, 合う, および機能テスト. また、ビジュアルやマーケティングの目的にも使用できます.

ラピッドプロトタイピングの主な利点:

開発の加速: プロトタイプは数日で作成可能, 週ではない.
コスト削減: 設計エラーを早期に発見, 高価な改造の回避.
コミュニケーションの改善: 物理モデルは、関係者が最終製品を視覚化するのに役立ちます.

一般的なラピッドプロトタイピング技術には、3Dプリンティングが含まれます (積層造形), CNC加工, 真空鋳造. それぞれの方法は特定の目的を果たします. 例えば, 3Dプリントは複雑な形状に最適です. CNC 加工は、公差が厳しい高精度部品に最適です. 真空鋳造は、マスターモデルから機能的なプロトタイプを作成するのに最適です.

プロトタイピングにおける CNC 加工の役割

CNC 加工はサブトラクティブ製造プロセスです. コンピューター制御を使用してブロックから材料を除去します. これにより、目的の部品ジオメトリが作成されます. その精度と材料の多用途性により、ラピッドプロトタイピングに広く使用されています. CNC マシンはプラスチックを扱うことができます, 金属, および複合材料. 優れた表面仕上げと寸法精度を備えた部品を製造しています.

CNC 加工に関する私たち自身の経験が、その価値を裏付けています. 幅広い業界向けの機能プロトタイプの作成に使用してきました. 航空宇宙から家電まで, その用途は広大です. この技術により、実際の条件下で設計をテストできます. これは、最終製品が期待どおりに機能することを保証するのに役立ちます.

プロトタイプのCNC加工を検討している場合, コストを理解することが重要です. 専用ツールをご用意しています. 我が CNC加工コスト計算ツール迅速かつ正確な見積もりを提供します.

プロトタイプから少量生産まで

プロトタイプが完成したら, 次のステップは多くの場合、少量生産です. このプロセスにより、プロトタイピングと大量生産の間のギャップが埋められます. これには、完成品の少量生産が含まれます, 通常、 1 宛先 1,000 単位. これはスタートアップにとって費用対効果の高いソリューションです, カスタム製品ライン, および専門産業.

少量生産により、企業は次のことが可能になります:

市場に素早く参入する: 量産を遅らせることなく製品を顧客に届ける.
在庫管理: 大量の在庫を保有することは避けてください.
テスト市場の需要: 大規模な投資の前に顧客の関心を測定する.

少量生産の方法には、CNC 加工が含まれます, ウレタン鋳造, 射出成形, および板金加工. 方法の選択は材料によって異なります, 部品の複雑さ, および必要なボリューム. 例えば, ウレタン鋳造は、数十の部品を製造するための優れたオプションです. マスターモデルのシリコン型を使用しています. 金属部品用, CNC 加工は依然として最優先の選択肢です. 小ロットに比類のない精度を提供します.

高度なCNC加工: 5-軸と 3 軸

プロトタイピングや少量生産にCNC加工を使用する場合, 機械の種類が重要. 最も一般的な 2 つのタイプは、3 軸と 5 軸のマシンです. 3 軸 CNC マシンが X に沿って移動します。, そして, と Z 軸. 多くの仕事の主力製品です. 形状が単純な部品や片面からのフライス加工に最適です.

しかし, 複雑な部品には、多くの場合、より多くの自由度が必要です. ここで 5 軸 CNC マシンが輝きます. 5軸機械は、3つの直線軸すべてと2つの回転軸に沿って移動できます. これにより、切削工具は事実上あらゆる角度から部品にアプローチできます. 1 回のセットアップで複雑な輪郭とアンダーカットを作成できます. これにより、複数のセットアップの必要性が減り、精度が向上します.

当社の専門知識には、両方のタイプの機械加工が含まれます. 私たちは、5 軸マシンでは不可能な複雑な設計を 3 軸マシンがどのように処理できるかを直接見てきました. それらの違いと用途をよりよく理解するために, 詳細な比較を読むことができます: 5-軸と 3 軸 CNC 加工.

CNC加工における材料の選択

適切な材料を選択することは、プロセスの重要な部分です. 部品の強度に影響を与える, 重量, そしてコスト. アルミニウム合金は、プロトタイピングや製造に非常に人気があります. それらは特性の優れたバランスを提供します. 最も一般的なアルミニウム合金の 2 つは次のとおりです。 6061 そして 7075.

6061 アルミニウムは多用途性で知られています. 機械加工や溶接が容易です. 耐食性に優れています. これにより、多くの用途に最適な汎用合金になります. 7075 アルミニウムは高強度合金です. それはしばしば "超強力" アルミニウム. 航空宇宙部品や高性能部品で一般的に使用されています.

どちらを選択するかは、アプリケーションのニーズによって異なります. 高強度が要求される部品に, 7075 より良い選択です. 機械加工性が重要なより汎用部品の場合, 6061 が好まれることが多い. それらの特定の特性と用途について詳しく知るために, このトピックに関する詳細なガイドがあります: 6061 対 7075 CNCです.

ラピッドプロトタイピングの決定表

条件	3Dプリント	CNC加工	ウレタン鋳造	板金製造
部品の複雑さ	凌雲 (複雑な形状, 内部の特徴)	中から高 (複雑な形状, 厳しい公差)	中程度 (マスターモデルからの複製)	低から中 (箱のような形状, 単純な曲げ)
材料オプション	幅広いプラスチック & 一部の金属 (例えば。。, 計画, 米国船級協会, ナイロン, インコネル)	非常に広い範囲 (プラスチックス, アルミニウム, 鋼鉄, 黄銅, チタン)	狹 (ポリウレタン樹脂はプラスチックを模倣)	狹 (鋼鉄, アルミニウム, 銅, 黄銅)
部品強度	低から中 (材料やプロセスにより異なる)	高い (多くの場合、3D プリントされた部品よりも強度が高い)	中程度 (射出成形部品を模倣)	高い (強い人に最適, 軽量部品)
表面仕上げ	荒い (後処理が必要)	たいへん良い (研磨またはテクスチャー加工可能)	よし (鏡のようなものからテクスチャーのあるものまで)	よし (綺麗, 均一な仕上がり)
費用	低い (シングルの場合, 複雑な部品)	高い (材料と複雑さによって異なります)	低い (中量バッチ用)	中程度 (材質と部品サイズによる)
リードタイム	非常に速い (数時間から数日)	殆ど (日数から週)	中程度 (1-2 金型と部品の週数)	殆ど (日数から週)
最適なユースケース	概念モデル, 複雑なプロトタイプ	機能プロトタイプ, 少量部品	機能プロトタイプ, 最終用途部品 (1-100 単位)	エンクロージャ, カッコ, シャシ

プロセスフローチャート: アイデアから製品へ

このフローチャートは、ラピッドプロトタイピングおよび少量生産プロジェクトの一般的な手順の概要を示しています.

アイデア・コンセプト: デザイナーやエンジニアが新しい製品のアイデアを持っている.
CAD設計: このアイデアは、コンピューター支援設計を使用して 3D デジタルモデルに変換されます (カナダドル) ソフトウェア. これは部品の設計図です.
プロトタイピング方法の選択: 部品の用途に基づいて, 複雑さ, と素材, プロトタイピング方法が選択されます (例えば。。, 3ビジュアルモデルのDプリント, 機能部品のCNC).
プロトタイプの作成: 最初の物理的な部品が作られます. これはラピッドプロトタイピング段階です.
テスティング & 評価: プロトタイプの形状がテストされます, 合う, そして機能. 関係者からフィードバックが収集されます.
設計の反復: テスト結果に基づく, CADモデルが洗練され、改善されます.
少量生産方法の選択: デザインが完成したら, 小ロットの製造方法が選択されます (例えば。。, 金属部品のCNC加工, ウレタン鋳造、プラスチック用).
生産: 少量の部品が製造されます. これは少量生産の段階です.
品質管理: 各部品は、設計仕様を満たしていることを確認するために検査されます.
配達: 完成した部品はクライアントに出荷されます.

FAQ: よくある質問

第1四半期: ラピッドプロトタイピングと少量生産の主な違いは何ですか?

ラピッドプロトタイピングは、単一の, 設計をテストするための機能モデル. 少量生産とは、特定のニーズに合わせて最終用途部品を少量生産することです.

第2四半期: どの方法がクイックに最適なか, 安いプロトタイプ?

3D プリントは、多くの場合、視覚的または非機能的なプロトタイプを作成するための最も速くて手頃なオプションです. 複雑な形状に最適です.

第3四半期: 3D プリントではなく CNC 加工を選択すべきなのはどのような場合ですか?

特定の材料で作られたプロトタイプが必要な場合は、CNC 加工を選択してください (金属のように), 非常に厳しい公差が必要です, または、優れた強度と滑らかな仕上がりの部品が必要です.

GDプロトタイピング