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アルミニウム試作品製造

スティーブ・ヤン
アルミニウムCNCプロトタイプ

アルミニウム試作品クイックガイド

どんな優れた製品も試作品から始まる。金属部品の場合、それは明らかだ。人々は常に、生産前に試作品を作ることを好む。アルミニウムは柔らかい金属であり、広く入手可能であるため、どの企業も広くアルミニウムの試作品を好みます。最も重要なことは、アルミは非常に強い強度対重量比を持っているということです。

この記事は主にアルミプロトタイピングに焦点を当てています。プロトタイプとは何か、なぜプロトタイプが重要なのかを学びます。また、アルミプロトタイプを作るためのいくつかの方法についても知っていただきます。最終的には、あなたのプロジェクトに適切な方法を選択する方法を知ることができます。この記事は、アルミプロトタイプを作るための最良のガイドとなるでしょう。

アルミ試作品とは？

アルミニウムの試作品は、通常、製品の最初のモデルである。金属製品の場合 アルミニウム がこのモデルの製造に使われている。アルミのプロトタイプは “aluminum mock-up” or “アルミモデル.” It is usually used to test and refine your designs before full production.

アルミニウム6061は、アルミニウム試作品の主合金として広く使用されています。その人気の理由は、いくつかの利点があるからです。第一に、完璧な強度対重量比を持っています。第二に、軽量であり、もちろん耐食性にも優れています。第三に、汎用性が高く、どんなモデルにも使用できます。全体的に、この合金は高品質のアルミニウムプロトタイプを作成します。

アルミニウムの試作品は、多くの用途で広く使用されている。自動車では、シャーシ部品やエンジン部品の製造に欠かせない。

航空宇宙産業では、アルミの試作品も非常に重要です。ご存知のように、航空機は高い精度を必要とします。アルミプロトタイプは、最良の結果を得るためにラピッドプロトタイピングを受けます。これらのモデルは、様々な航空機のボディ部品や継手を作る前に使用されます。

エレクトロニクス分野では、ヒートシンクや機器ケーシングの製造にアルミニウムの試作品が有名です。医療分野では、手術器具や機器が注目される。同様の用途は消費財にも見られます。

アルミニウム・ラピッドプロトタイピングを理解する

ラピッドプロトタイピングは通常、反復プロセスである。4つの主要なステージと1つの反復的なステージがあります。

デザイン à 評価 à 開発 à 評価 à 実施 à 分析

デザイン段階では、製品のコンセプトモデルを作成することができます。この場合、さまざまなモデル作成ソフトを使用することができます。多くの場合、AutoCADやSolidWorksのようなCADソフトを使います。設計が完了したら、設計を評価段階に移すことができます。この段階では、専門家の助けを借りることができます。

Next, you can develop your design again based on the previous evaluation. Once your design is ready, it’s time to create the model. In this case, you can use several methods. We will discuss all these methods in later sections. However, in this stage, the main goal is to produce a tangible model that resembles the final metal part. Once your model is ready, give it for evaluation.

次の段階は実装です。前の評価段階では、アルミニウムのプロトタイプをテストしました。テストの結果、サイズや公差の変更が必要になるかもしれません。この情報に基づいて、設計を再度改良することができます。

この反復プロセスは通常、ラピッドプロトタイピングと呼ばれる。これは製造業では非常にポピュラーなものだ。

アルミプロトタイピングの目的

Why is aluminum prototyping so important? Why is creating a prototype very important before making the final product? Aluminum prototyping is important in several ways. Let’s check them out.

#1 設計目標の理解を深める

アルミニウムのプロトタイプは、デザイン目標を明確に理解するのに役立ちます。物理的なモデルが、デジタル設計にはない洞察を与えてくれることもあります。ご存知のように、アルミ試作品は最終製品を具体的に表現したものです。したがって、この方法で製品を視覚化し、改良するのは簡単です。

#2 取り付けと組み立て

アルミニウムのプロトタイプは、すべての部品が正しく組み合わされることを保証します。主に、組み立て工程における問題点の特定に役立ちます。各部品がどのように相互作用しているかを評価できます。このようにして、ミスアライメントやギャップを簡単に見つけることができます。全体として、プロトタイプは、全体的な生産に移行する前の調整を容易にします。

#3テスト＆観察

アルミニウムのプロトタイプは、実世界でのテストを可能にします。さまざまな条件下で、製品が通常どのように機能するかを観察できます。この段階で欠陥やエラーを発見することができます。さらに、設計の弱点を見つけることもできます。

#4早期検証

アルミ製のプロトタイプを使えば、早期に検証を行うことができる。プロトタイプを関係者に携帯して見てもらうことができます。高品質のアルミプロトタイプは、確かにあなたに支持と承認をもたらすでしょう。

#5 高精度

アルミプロトタイプは高い精度と正確さを提供し、これは繊細な部品にとって特に重要です。継続的にラピッドプロトタイピングを行うことで、最終的な金属部品の最高精度を達成することができます。

#6 リスクの最小化

問題を事前に特定すれば、最終製品のリスクを最小限に抑えることができる。このリスクは、機器の性能リスクであったり、投資リスクであったりする。いずれにせよ、プロトタイプのアルミニウムはリスクを軽減します。 

#7で時間とリソースを節約

アルミのプロトタイプの作成は高価かもしれないが、長い目で見れば時間と資源の節約になる。これまでの6つのポイントから、プロトタイプが問題点の発見に役立つことはご存じでしょう。また、精度が高く、リスクを最小限に抑えるメリットもあります。つまり、最終的にはかなりの資本を節約できるのです。 

アルミニウム試作品の5つの製造方法

一般的に、さまざまな方法でアルミ試作品を作ることができます。各方法は一般的に、アルミ試作品を作るためのユニークな方法を提供します。公差も重要です。

ご存知のように、アルミの試作品は製品開発において極めて重要である。多くの試作品を作る前に、試作品をテストし、改良することができます。

It is also essential to choose the correct method. As you know, each method has its own perks. So, based on your aluminum prototype design, select the proper technique. Three factors should be considered here. First, determine the level of the complexity. Second, what’s your desired accuracy? Will this part be used in delicate components? Third, what’s your production volume?

#1 CNCアルミプロトタイプ

アルミニウムのプロトタイプを作る最も速くて簡単な方法は、次のとおりだ。 CNC加工.さまざまなタイプのCNCマシンを使用して、さまざまな形状を作成することができます。

CNCマシンには、切削方向や軸数によって多くの種類がある。この場合、CNCフライス加工、旋盤加工、ドリル加工、ボーリング加工が最も一般的である。軸数に関しては、3軸、4軸、5軸のCNCマシンがアルミニウムのプロトタイプを作るために広く使用されています。

CNCとはComputer Numerical Controlの略。様々なアルミニウムのプロトタイプを作るための完全自動化されたプロセスです。必要なコードを装置内に挿入すると、徐々に作業が終了します。この方法は、複数のエンジン部品や航空機の付属品に使用されます。

メリット

制限事項

#2 試作アルミ鋳造プロセス

CNC機械加工の直後、アルミの試作品を作るのに有名なのが金属鋳造だ。この方法では、溶かした金属を型に流し込んで希望の形状を作ります。現代の製造業の重要な方法のひとつです。プロトタイプアルミ鋳造の3つの有名な方法は、砂型鋳造、インベストメント鋳造、ダイカスト鋳造です。

アルミダイキャスト試作品

ダイカスト は、アルミニウム試作品の製造に最も広く使われている方法の一つである。この方法には通常、射出、金型、射出の3つの主要部分があります。まず、アルミプロトタイプ用の金型を作る必要があります。次に、この金型に溶けた金属を注入します。その後、凝固したら、射出します。このプロセスにはさまざまな種類があります：HPDC、LPDC、重力、真空などです。

ダイカストは、アルミニウムの試作品や大量生産に最適です。最も重要なことは、優れた表面仕上げと優れた精度を提供することです。

アルミ砂型鋳造プロトタイプ

この方法 が最も伝統的なものだ。その名の通り、砂で型を作る方法だ。型を作ったら、そこに溶かした金属を流し込む。このようにして、サンドキャストアルミプロトタイプを作ることができます。

よりシンプルなデザインであれば、砂型鋳造でアルミニウムのプロトタイプを作ることができます。しかし、より良い表面仕上げのためには、追加の機械加工が必要になるかもしれません。

アルミ・インベストメント鋳造プロトタイプ

アルミ・インベストメント鋳造もよく使われる方法だ。人々はこの方法をロストワックス法とも呼ぶ。この鋳型を作る方法は、セラミックで覆われたワックスパターンを使います。セラミックが固まれば、ワックスを溶かして型を残すことができます。この場合、ワックスは鋳造金型の媒体として機能します。

インベストメント鋳造は、アルミニウムの試作に非常に適しています。高い精度と滑らかな表面仕上げが得られます。

メリット

制限事項

#3アルミ押出プロトタイピング

ご存知のように、アルミニウムは柔らかい金属です。そのため、押し出し加工ではさまざまな形状のアルミニウム部品を簡単に作ることができます。

The process is simple, just like the rubber or plastic extrusion process. In this method, you don’t need to melt the aluminum but heat it to get even softer. All you will need is a pre-shaped die through which you will push the aluminum metal to create various shapes. The result is different cross-sectional aluminum metal parts.

この方法は、断面形状、フレーム、レール、構造部品の製造に最適です。

ベネフィット

制限事項

#4アルミ鍛造試作品

アルミ鍛造は一般的に成形方法です。アルミニウムを溶かすのではなく加熱し、金型を通して圧縮力を加えます。アルミニウム鍛造とアルミニウム押出の違いについて疑問に思うかもしれません。鍛造は一般的に3次元形状を使用します。一方、押し出し加工は2次元形状に限定されます。

アルミ試作品に高い強度が必要な場合は、アルミ鍛造が適しています。

メリット

制限事項

#5アルミニウムレーザー切断および彫刻

その名の通り、レーザー光線を用いてアルミニウムを切断・彫刻する方法です。コンピューター上で試作品をデザインし、ソフトウェア上でレーザーの設定を調整し、加工を開始します。機械はあなたのデザインと設定に基づいて高精度のアルミ試作品を作成します。

この方法はアルミのプロトタイピングに非常に適しています。平らな金属板にどんなデザインでも作ることができます。薄いシートや中程度の厚さのシートでは、この方法はうまく機能します。しかし、厚いシートには高い出力が必要で、コストがかかる場合があります。

複雑なデザインの3D形状が必要な場合は、CNC機械加工または金属鋳造法を使用する必要があります。平面のデザインには、レーザー彫刻が最適です。

メリット

制限事項

あなたの仕事に適したアルミ試作品製造方法の選び方

アルミの試作品にとって、正しい方法は非常に重要です。それは品質、仕上げ、コストに影響します。したがって、アルミ試作品の製造方法を慎重に選択する必要があります。そのためには、次の6つの要素を考慮するとよいでしょう。 

ファクター#1 アルミニウムプロトタイプのサイズと重量

まず考慮すべきなのは、サイズと重量です。例えば、砂型鋳造は通常、大きくて重いアルミニウム部品に対応できます。逆に、ダイカストやインベストメント鋳造は、小型または中型の部品に適しています。

Moreover, laser cutting is suitable for flat-surface aluminum parts. The size of the aluminum prototype mainly depends on the device’s working area. The same can be observed for CNC machines. However, CNC machines can create complex 3D aluminum prototypes.

ファクター#2 設計の複雑さ

デザインの難しさも重要な役割を果たす。シンプルなデザインのプロトタイプもあれば、細かいデザインのプロトタイプもある。ですから、これらのデザインに対応できる方法を選ばなければなりません。

ダイカスト法では、どんなデザインの金型でも作ることができます。一般的には複雑な形状を扱うことができます。インベストメント鋳造法でも同じことができます。しかし、砂型鋳造はより単純なデザインにしか適していません。

レーザー彫刻を考えることはできる。しかし、それは金属板に限られます。全体的に、あなたが作業しているアルミプロトタイプの種類を知っておく必要があります。具体的には、あなたのデザインをチェックし、その難易度を見つけるようにしてください。

ファクター#3 精度の必要性

アルミ試作では精度も最重要です。繊細な部品には極めて高い精度が必要です。この場合、CNC加工はより高い精度を提供します。技術的には0.01mmまでの公差を達成できます。

If your application doesn’t need that much tolerance, you can go for sand casting. However, die casting gives you high tolerance as well. It is also ideal for high-volume orders.

ファクター #4 表面仕上げ

表面仕上げは、ここで最も重要な要素の一つです。ほとんどのアルミニウム製品は、優れた表面仕上げを必要とします。キッチン用品、消費財、電子機器の筐体などはその顕著な例です。この場合、光沢のある表面仕上げができる方法を選択する必要があります。

ダイカスト、特にHPDCアルミ鋳造は、優れた結果を生み出します。しかし、CNC機械加工でも、より良い結果が得られます。

ファクター #5 生産量

適切な方法は、注文量によっても異なります。少量の注文には、CNC機械加工やインベストメント鋳造のような方法を選ぶことができます。一方、大量注文の場合は、ダイカストや押出成形の方法を選択できます。

必要な生産量を指定してください。これは、あなたが最良の方法を選択し、最小限のコストに役立ちます。

ファクター #6 予算

予算は常に重要な要素だ。高価な方法もあれば、安価な方法もある。CNC機械加工やインベストメント鋳造はコストがかかります。ご存知のように、これらの方法は正確で、複雑なデザインにも対応できます。

ダイカストでは金型を作るのにコストがかかりますが、長い目で見れば何十万個も作ることができます。その結果、ダイカスト部品は安い。

砂型鋳造と押出成形は、一般的に予算に見合った方法である。しかし、初期設定には比較的費用がかかる。

よくある質問

プロトタイプにはどのような合金を使うのが最適ですか？

アルミニウムの試作品では、6061が最もよく使われる合金です。この合金が広く普及しているのは、いくつかの利点があるからです。まず、この合金は世界中で広く入手可能です。お住まいの地域のどこでも簡単に入手できます。第二に、機械加工性と溶接性に優れています。さらに、この合金は丈夫で耐久性があります。多くの用途に使用できます。

製品開発の第一段階としてプロトタイプを開発することがなぜ重要なのか？

アルミの試作品は、さまざまな面で役立ちます。大量生産の前に試作品を作ることは非常に重要です。第一に、製品をテストし、必要であれば必要な調整を行うことができます。第二に、試作品は製品の開発に役立ちます。つまり、最も効率的な設計に向けて前進することができるのです。全体として、アルミプロトタイプはあなたの投資を節約します。

ラピッドプロトタイピング・アルミとは？

ラピッドプロトタイピングは継続的なプロセスである。実際の製造現場では、エンジニアはまずプロトタイプを1つ作り、それをレビューに回す。それを改良した後、別のプロトタイプを作る。最良の結果が得られるまで、プロトタイプを作り続ける。この一連のプロセスをラピッドプロトタイピングと呼びます。アルミニウムを扱う場合は、ラピッドプロトタイピング・アルミニウムと呼ばれます。

プロトタイプの作成にはどれくらいの期間が必要ですか？

アルミ試作品の製作にかかる時間は、通常、試作品の製造方法の種類によって異なります。CNC機械加工法では、設計段階から最終段階まで数時間しかかかりません。金属鋳造やインベストメント鋳造では15日から1ヶ月かかることもあります。ラピッドプロトタイピングは2ヶ月かかることもあります。つまり、正確な時間は主にプロトタイプと製造タイプによって異なります。

概要

Let’s wrap everything up! An aluminum prototype is generally a sample made before the final production. It is actually a part of your whole production.

どのバッチにとっても、プロトタイプの作成は非常に重要です。プロトタイプを作ることで、アイデアをテストし、改良することができます。プロトタイプは連続して改良できる。ビジネスでは通常、これをラピッドプロトタイピングと呼ぶ。

アルミニウムのプロトタイプは通常、いくつかの方法で作成することができます。この記事では、最も人気のある5つの方法について簡単に説明します。実用的に アルミニウムCNC加工 はプロトタイプを作る最も簡単な方法である。しかし、コストがかかり、大量生産には向かないかもしれない。

次に、金属鋳造では、さまざまな複雑なアルミニウム部品を作ることができます。ダイカストは、一般的にアルミニウムにとって理想的な方法です。レーザー切断、押し出し、鍛造も、アルミ試作ではかなりポピュラーです。

Choosing the correct prototyping method is also crucial. In this case, you can consider six primary aspects. Start by considering the size and weight. Next, evaluate the design difficulty. Then, determine how much accuracy you need and what type of surface finish should be used. Finally, check the quantity you require and your project’s overall budget.

アルミプロトタイピングに関するご質問は、下記までお気軽にお問い合わせください。 お問い合わせ.私たちの専門家チームはいつでも喜んでお手伝いいたします。

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