CNC加工と3Dプリントの比較概要

CNC加工と3Dプリントの比較概要
導入
CNC（コンピュータ数値制御）加工と3Dプリント（積層造形）は、現代の製造業における2つの主要な技術です。どちらも複雑な部品の製造に用いられますが、プロセス、用途、そして強みにおいて根本的な違いがあります。この記事では、それぞれの主な違い、利点、そして理想的なユースケースを解説し、業界やクリエイターがそれぞれのニーズに合った最適な方法を選択できるよう支援します。

1. 基本原則

• CNC加工：精密切削工具を用いて固体ブロック（金属、プラスチック、木材など）から材料を削り出す切削加工。機械はデジタル指令（Gコード）に従って最終形状を削り出します。
• 3Dプリンティング：プラスチック、樹脂、金属などの材料を層ごとに積み重ねてオブジェクトを造形する積層造形プロセス。3Dモデリングソフトウェアを使用してデザインを作成し、既存の材料ブロックを必要とせずに直接プリントします。

2. 材料の適合性

• CNC加工:
  • 金属 (アルミニウム、スチール、チタン)、プラスチック (ABS、ナイロン)、木材に使用できます。
  • 航空宇宙、自動車、工具などに使用される高強度、耐熱性の部品に最適です。
• 3Dプリント:
  • 主に熱可塑性プラスチック（PLA、PETG）、樹脂、特殊金属/ポリマーを使用します。
  • プロトタイプ、軽量構造、または複雑な内部形状を持つ部品に最適です。

3. 精度と表面仕上げ

• CNC加工:
  • 優れた精度 (±0.025 mm) と滑らかな表面仕上げを実現します。
  • 機能的または美的部品の後処理は最小限で済みます。
• 3Dプリント:
  • 層ごとに構築すると、層の線が目に見える場合があります。
  • 精度は技術によって異なりますが、±0.1～0.5mmの範囲です。後処理（研磨、化学処理）が必要になる場合が多くあります。

4. スピードとスケーラビリティ

• CNC加工:
  • 小規模から中規模の生産ロット (10 ～ 1,000 ユニット) ではより高速になります。
  • セットアップ (ツールパスのプログラミング、固定) は時間がかかりますが、繰り返し可能なバッチの場合は効率的です。
• 3Dプリント:
  • ツールが不要なので、迅速なプロトタイピングや 1 回限りの設計に最適です。
  • レイヤーベースの印刷のため大量印刷には時間がかかりますが、カスタマイズには優れています。

5. コスト効率

• CNC加工:
  • 機械やツールの初期費用は高額ですが、大量生産の場合は費用対効果が高くなります。
  • 材料の無駄（減算による）により経費が増加する可能性があります。
• 3Dプリント:
  • 初期コストが低く、廃棄物が最小限に抑えられます (未使用の粉末や樹脂は多くの場合リサイクルできます)。
  • 複雑な設計には経済的ですが、速度が遅いため規模が大きくなるとコストが高くなります。

6. 設計の柔軟性

• CNC加工:
  • ツールのアクセス角度とジオメトリの制約 (アンダーカットなど) によって制限されます。
  • 中空の構造や非常に有機的な形状に苦労します。
• 3Dプリント:
  • 複雑なジオメトリ、ラティス、内部チャネルに対する比類のない自由度。