プロトタイプCNC加工とは？

プロトタイプ加工 製品開発 アイデアを現実にする。CNCマシンのようなコンピューター制御の装置を応用して、デザインの実物モデルやプロトタイプを作成する。

コンピュータの設計図を実際の製品に変換するようなものだ。 3Dプリンティング しかし、多くの大きな利点がある：

• ラピッドプロトタイピング： 手作業や他の標準的な方法よりも早くプロトタイプを作ることができる。
• より高い精度： プロトタイプ加工は、厳しい公差を持つプロトタイプのための正確な測定と複雑な詳細を提供します。試作加工は、これらの仕様が正確であることを保証します。
• 素材選択の改善： プラスチックや金属（スチール、アルミニウム）など、さまざまな素材を使用して、仕上がりが適切であることを保証します。これにより、完成したデザインと同じプラスチックから電話ケースのプロトタイプを作ることで、フィット感や寿命をテストすることができます。
• 実用的なプロトタイプ： 構造、適合性、機能テストを可能にする機能的設計を作成する。新しい手術器具のプロトタイプの機能モデルを考えてみましょう。CNC加工により、ツールのグリップ力、可動性、模擬組織との相互作用をテストすることができます。

CNC部品の試作：材料、設計時間、見積もりコスト

素材	設計時間（時間）	推定コストの範囲
アルミニウム（6061）	2-4	$50 - $200
アクリル	1-3	$30 - $150
真鍮	3-5	$100 - $300
ステンレススチール（304）	4-6	$150 - $400
ABSプラスチック	1-2	$20 - $100
ポリカーボネート（PC）	2-3	$30 - $150
ポリプロピレン（PP）	1-2	$25 - $125
高密度ポリエチレン（HDPE）	1-2	$20 - $100

試作加工 を使えば、デザイン・アイデアの物理的なコピーを素早く、正確に、適切な材料で作成し、テストすることができます。これにより、最終製品の成功が保証され、設計のスピードが上がります。 製品開発 プロセスだ。

この記事では、さまざまな用途に推奨される5つのラピッドプロトタイピング手法を紹介する。 デザイン評価、テスト、生産プロセスにおけるプロトタイプの意義とは？概念実証、クラウドファンディング・キャンペーン、総生産への橋渡しなど、プロトタイプのさまざまな用途について言及している。

ラピッドプロトタイピング手法トップ5

CNC加工

CNC加工 は適している 精密な公差を持つ機械的ソリッドパーツを必要とするプロジェクト向け。さまざまな素材に対応でき、納期も早い。ただし、薄肉や空洞の深い設計には不向きな場合があります。

ポリウレタン真空鋳造（VC）：

この方法では、シリコーンゴム型と鋳造用樹脂を使用して、生産品に近い品質のプラスチック部品を作成します。材料特性、仕上げ、中空形状に多様性がある。しかし、シリコーン金型の寿命には限りがある。

ステレオリソグラフィー（SLA）：

この確立された3Dプリンティング法は、UVレーザーを使用して液体樹脂を硬化させ、固体のプラスチックプロトタイプを作る。良好な表面仕上げと様々な樹脂オプションを提供するが、材料の特性上、後処理工程と特別な保管が必要となる。

溶融堆積モデリング（FDM）：

最もポピュラーな3Dプリンティング手法であるFDMは、プラスチックフィラメントを使用してレイヤーごとにプロトタイプを作成します。費用対効果が高く、簡単に入手できますが、解像度が低いため、仕上げ作業が必要になる場合があります。

パウダーベッド・フュージョン

この方法には、選択的レーザー焼結（SLS）とマルチジェット・フュージョン（MJF）がある。どちらも粉末材料を使用して試作品を作ります。SLSでは、自立部品、造形容積の効率的な使用、材料コストの削減が可能です。

機械加工におけるプロトタイピング

CNC試作部品

CNC (コンピュータ数値制御) 機械加工は、製品開発ビジネスに革命をもたらす近代的な製造方法である。手作業で材料を成形する他の伝統的な方法とは対照的に、CNC機械加工は、素晴らしい精度と制御を提供するコンピュータの能力を必要とします。 CNC加工 は、ソリッドブロックから材料を抽出し、希望の最終形状に成形することで機能する。これは、事前に定義された命令やコーディングを使用して実行されます。CNCマシンは、ノミを持つ彫刻家のように動作すると考えてください。人間の技術だけに頼るのではなく、正確なデジタルプランに従います。

デザイン

このプロセスは、CADファイルとプロトタイプの設計図から始まります。最終製品の寸法、サイズ、形状に関する正確な詳細を提供します。

Gコード翻訳

 CADファイルができたら Gコード Gコードは、CNCマシンが特別なソフトウェアを使用して理解できる言語に変換します。Gコードは、機械が切削工具を動かし、対象物から材料を除去することを指示する、符号化された命令またはコマンドのセットである。 

道をたどる：

ツールパス Gコードは、切削工具が取るべき全体的な形状と特定のパスを定義します。これらのパスは ツールパス.機械が迅速かつ効率的に材料を抽出し、最終的な形状を生成することを保証する。

複数のタスクに複数のツール

プロトタイプの複雑さに応じて、このCNC加工分野ではさまざまな方法が利用できる。標準的な2つの方法は以下の通りである：

CNCフライス加工

CNCフライス加工は多目的な方法である。この方法は、回転する切削工具を使用して、固定されたワークピースから材料を除去します。CNCフライス加工には多くの種類がある。最も一般的なフライス加工は3軸です。3軸はX軸、T軸、Z軸に沿った動きを可能にします。その他の高度なフライス加工には、4軸と5軸があります。これらのフライス加工タイプは、優れた回転能力を備えています。より複雑で高度な形状の加工が可能です。様々な角度や曲面を持つ加工物に最適です。

CNC旋盤加工は、シャフト、シリンダー、ギアなどの回転要素を作成するためのよく知られた方法です。ワークピースは固定された切削工具として回転する、 これは、目的の形状を得るために材料を除去する。

これらの基本コンセプトにより、CNCマシニングは、高精度で価値のあるプロトタイプを製造するための無限のアイデアを発見することができます。試作CNC加工は、様々な工具や技術を駆使し、製品開発を一変させます。

CNCミルの部品

CNC加工はハイテクで魔法のように見えるが、その基本的な要素をよく知ることで、より明確なイメージを持つことができる。以下は、CNCミルの主な貢献者の概要である：

• マシンコラムとベース： について マシンのベースとコラム は、堅牢な作業台と同じ目的を果たします。正確で流動的な動きと、加工手順のための強固な土台を提供します。
• スピンドルと切削工具： 切削工具を支える高速モーターであるスピンドルを考えてみよう。これらの動的な力が一体となって、ワークピースに必要な形状を作り出します。切削工具は、スピンドルが高速で回転させる間に材料を除去します。
• NCコントロールユニット： コントロールユニットは、デジタル設計図であるGコード命令を読み取り、軸とスピンドルの回転を制御します。加工プロセス全体の指揮者の役割を果たします。
• X、Y、Z軸（3軸フライス加工）： この3つのリニア軸（左右移動用のX軸、前後移動用のY軸、上下移動用のZ軸）。これらにより、切削工具を完璧に動かすことができます。簡単に言うと 切削工具 材料を除去するためにあるべき場所に正確に。
• 作業台と備品： ワークテーブルは、加工中のワークを安全に固定します。プロジェクトを固定するクランプと考えてください。冶具もまた、複雑なパーツを支え、加工プロセス中に安定した状態を保つのに役立つツールです。

プロトタイプCNC加工を最良の選択肢にする理由とは？

製造業ではすべての決断が重要です。プロトタイプCNCマシニングは、その多くの利点により、プロトタイピングプロセスの中でユニークです。

プロトタイプCNC加工が最適な理由 たくさんある。 プロトタイプCNC加工の利点.以下にいくつか紹介する。

精度の信頼性

CNC加工 は、正確な寸法の製品を作る能力で注目されている。これは、精密な公差を必要とする試作品には特に必要です。プロトタイプのCNC加工は、プロトタイプが完成品の特定のニーズを満たすことを保証します。

例えば、新しいエンジン部品のプロトタイプは、わずかでも欠陥があれば、性能に問題が生じる可能性があります。 寸法公差.プロトタイプCNC加工は、確実に 精密加工 そして 高精度 完璧なパフォーマンスのために。

素材の選択

CNCマシニングは、特定の材料に限定されたプロトタイピングプロセスと比較して、優れた材料バリエーションを提供します。複合材料、さまざまなプラスチック（ABSやナイロンなど）、金属（スチール、アルミニウム、ステンレスなど）など、さまざまな材料に対応できます。そのため、最終製品とほぼ同じ材料特性の試作品を作ることができます。

新しいスマホケースの製造を考えてみましょう。CNC加工では、最終製品と同じプラスチックで加工できるため、強度や使用感をより正確に比較することができます。

実世界でのプロトタイプ

CNCマシニングの最も大きな利点の1つは、機能的なプロトタイプを作成する能力です。CNCマシニングでは、極端な加工にも耐えられるプロトタイプを作ることができます。 製造可能性試験 従来のプロセスでは、機能的でないモデルができる可能性がありました。これにより、実環境におけるデザインの性能を判断することができます。

CNCマシニングを使用して、革新的なヘルスケア・プロトタイプの実用モデルを作成することを考えてみましょう。これにより、器具のグリップ力、可動性、模擬組織との接触をテストすることができます。

効率の向上

製品開発には時間がかかる。 CNCマシニングは短納期に優れています。鋳造や手作業のような伝統的な方法と比較すると、試作品を迅速に製造できるため、以下のようなことが可能になります。 を素早く繰り返す。 設計変更.

CNC加工の成功の鍵は、デジタル技術と最新技術です。プロトタイプはデジタルCADモデルを使って作られるため、カスタマイズが容易です。

あなたは、自分の能力を向上させたいと考えているだろうか？ 設計反復 CADファイルを更新する必要がありますか？CADファイルを更新する必要があります。CNCマシンは、お客様の仕様を満たす新しいプロトタイプを素早く作成します。CNCマシニングのこの多様性は、様々な選択肢の分析を可能にし、設計プロセスを加速します。 

プロトタイプCNC加工の用途 

プロトタイプCNC加工の汎用性は、多くの産業を支えている。また、優れた精度と機能性でアイデアを実現するのにも役立っている。 

以下は最も一般的なものである。 CNC加工の応用:

航空宇宙・防衛

CNCマシニングは、航空宇宙と防衛という困難な分野での発展の道を提供する。CNC加工は、複雑で精密な部品を製造するために必要です。 防衛プロトタイプ 宇宙船、飛行機、そして重要な軍事機器のために。新しいロケットエンジン部品の試作品を想像してみてください。CNC機械加工は、最高の性能と安全性を実現するために必要な精密な細部と公差を保証します。

自動車・運輸

プロトタイプのCNC加工は、自動車産業や運輸産業にとって必要なものであり、アイデアを道路を走れる現実のものにする。それは オートメーション・プロトタイプ 車体部分や、ピストンやギアなどのエンジン部品に使用される。これにより、エンジニアは大量生産を開始する前に、形状、機能、適合性をテストすることができる。

医療機器

医療開発の分野では、精密さが不可欠です。CNC加工は、高精度で安全な医療器具を作るのに役立ちます。 医療機器プロトタイプ 外科用機器と器具のための新しい手術用ドリルのプロトタイプを考えてみましょう。CNC加工は、精密な測定と繊細な医療処置のための完璧な表面を保証します。

家電・エレクトロニクス

私たちが日常的に使用している現代の家電製品や機器の多くは、CNC加工による試作品から始まっている。このアプローチにより 家電プロトタイプエンクロージャー、そして作業も 家電プロトタイプ.

結論

プロトタイプCNC加工は、製品開発プロセスにおける革新的な力です。驚異的な精度、材料のバリエーション、機能的なプロトタイプを作る能力を提供することで、設計プロセスを加速し、イノベーションを促進します。プロトタイプ CNC加工の未来 は非常に明るい。今後もCNC加工は進化し続けるだろう。 高度なCNC技術 を組み合わせる機会を提供する。 積層造形統合 さらに自動化され、完璧になった。