この記事では、生産のために部品を製造するために使用されるテクノロジーと材料のいくつか、その利点、考慮すべきことなどを見ていきます。
導入
生産のための製造部品 - エンド使用部品とも呼ばれる - は、原材料を使用して、プロトタイプやモデルとは対照的に、最終製品で使用されるように設計および製造される部品を作成するプロセスを指します。これの詳細については、初期プロトタイプの製造ガイドをご覧ください。
機械部品、車両コンポーネント、消費者製品、またはその他の機能的目的として、現実世界の環境で部品が機能するようにするには、これを念頭に置いて製造にアプローチする必要があります。生産用の部品を成功裏に効率的に製造するには、材料、設計、および生産方法を考慮して、必要な機能、安全性、品質要件を確実に満たすようにする必要があります。
生産部品の材料の選択
生産用の部品の一般的な材料には、鋼やアルミニウムなどの金属、ABS、ポリカーボネート、ナイロンなどのプラスチック、カーボンファイバーやグラスファイバーなどの複合材料、特定のセラミックが含まれます。
最終用途の部品に適した材料は、アプリケーションの特定の要件と、そのコストと可用性に依存します。生産用の部品を製造するための材料を選択する際に考慮すべきいくつかの一般的な特性を次に示します。
強さ。材料は、使用中に部品が露出する力に耐えるのに十分な強さでなければなりません。金属は強力な材料の良い例です。
耐久性。材料は、劣化や分解せずに、時間の経過とともに摩耗に耐えることができるはずです。複合材料は、耐久性と強度の両方で知られています。
柔軟性。最終部品の適用に応じて、材料は動きや変形に対応するために柔軟である必要がある場合があります。ポリカーボネートやナイロンなどのプラスチックは、その柔軟性で知られています。
温度抵抗。たとえば、部品が高温にさらされる場合、材料は融解や変形せずに熱に耐えることができるはずです。鋼、腹筋、およびセラミックは、良好な温度抵抗を示す材料の例です。
生産のための部品の製造方法
4種類の製造方法を使用して、製造のための部品を作成します：減算的製造、添加剤の製造、金属形成、鋳造。
減算的な製造
従来の製造とも呼ばれる規範的な製造は、望ましい形状が達成されるまで、より大きな材料から材料を除去することを伴います。減算的な製造は、多くの場合、添加剤の製造よりも速く、大量のバッチ生産に適しています。ただし、特にツーリングやセットアップコストを検討する場合は、より高価になり、一般的に廃棄物が増えます。
一般的なタイプの減算的製造は次のとおりです。
コンピューター数値制御（CNC）ミリング。 CNC加工の一種であるCNCミリングには、切削工具を使用して固体ブロックから材料を除去して完成した部品を作成することが含まれます。金属、プラスチック、複合材料などの材料で、精度と精度の高い部品を作成できます。
CNCターニングサービス。また、CNC加工の一種であるCNCターニングは、切削工具を使用して、回転した固体から材料を除去します。通常、バルブやシャフトなど、円筒形のオブジェクトを作成するために使用されます。
板金製造。板金製造では、平らな金属シートが青写真、通常はDXFまたはCADファイルに従って切断または形成されます。
添加剤の製造
3D印刷とも呼ばれる添加剤の製造は、部品を作成するために自体に材料が追加されるプロセスを指します。特に複雑な部品の小さなバッチを生成する場合、従来の（減算的な）製造方法では不可能になり、廃棄物が少なくなり、より速く、安価になる可能性がある非常に複雑な形状を生成できます。ただし、単純な部品の作成は、減算的な製造よりも遅くなる可能性があり、利用可能な材料の範囲は一般に小さくなります。
一般的なタイプの添加剤製造は次のとおりです。
ステレオリソグラフィ（SLA）。樹脂3D印刷としても知られているSLAは、UVレーザーを光源として使用して、ポリマー樹脂を選択的に治療し、完成した部品を作成します。
融合堆積モデリング（FDM）。融合フィラメント製造（FFF）とも呼ばれるFDMは、層ごとに部品層を構築し、所定の経路に溶けた材料を選択的に堆積させます。フィラメントに入って最終的な物理オブジェクトを形成する熱可塑性ポリマーを使用します。
選択的レーザー焼結（SLS）。 SLS 3Dプリントでは、レーザーがポリマー粉末の粒子を選択的に焼いて、それらを融合させ、層ごとに部品を構築します。
マルチジェット融合（MJF）。 HP独自の3D印刷技術として、MJFは一貫して緊急の強度、微細な機能解像度、明確に定義された機械的特性を持つ部品を迅速に配信できます
金属形成
金属形成では、金属は機械的または熱的な方法を介して力を加えることにより、目的の形に形作られます。このプロセスは、金属と希望の形状に応じて、ホットまたはコールドのいずれかです。金属形成で作成された部品は、通常、優れた強度と耐久性を備えています。また、通常、他の形態の製造よりも生成された材料廃棄物は少なくなります。
一般的なタイプの金属形成は次のとおりです。
鍛造。金属は加熱され、圧縮力を適用することで形作られます。
押し出し。金属は、望ましい形状またはプロファイルを作成するためにダイを通して強制されます。
描画。金属はダイを通して引っ張られて、望ましい形状またはプロファイルを作成します。
曲げ。金属は、適用された力を介して望ましい形状に曲げられます。
鋳造
鋳造は、金属、プラスチック、セラミックなどの液体材料が型に注がれ、希望の形状に固化することを可能にする製造プロセスです。高度の精度と再現性を特徴とする部品を作成するために使用されます。キャスティングは、大型バッチ生産における費用対効果の高い選択肢でもあります。
鋳造の一般的なタイプは次のとおりです。
射出成形。溶融物質（しばしばプラスチック）を型に注入することにより、部品を生産するために使用される製造プロセス。その後、材料を冷却して固化し、完成した部分は金型から排出されます。
キャスティングダイ。ダイキャスティングでは、溶融金属は高圧下でカビの空洞に押し込まれます。ダイキャスティングは、高精度と再現性を備えた複雑な形状を生成するために使用されます。
製造可能性のための設計と生産のための部品
製造または製造可能性（DFM）の設計とは、設計上の焦点を備えた部品またはツールを作成するエンジニアリング方法を指し、より効果的で安価な最終製品を生産することを可能にします。 Protolabs Networkの自動DFM分析により、エンジニアと設計者は、作成する前にパーツを作成、反復、簡素化、最適化することができ、製造プロセス全体をより効率的にします。製造が簡単な部品を設計することにより、最終部品のエラーと欠陥のリスクと同様に、生産時間とコストを削減できます。
DFM分析を使用して、生産実行のコストを最小限に抑えるためのヒント
コンポーネントを最小化します。通常、部品のコンポーネントが少ないほど、アセンブリ時間、リスクまたはエラー、および全体的なコストが短くなります。
可用性。利用可能な生産方法と機器で製造できる部品、そして比較的シンプルなデザインを特徴とする部品は、より簡単で安価です。
材料とコンポーネント。標準の材料とコンポーネントを使用する部品は、コストを削減し、サプライチェーン管理を簡素化し、交換部品が簡単に利用できるようにすることができます。
パーツオリエンテーション。生産中の部品の向きを考えてください。これは、全体的な生産時間とコストを増加させる可能性のあるサポートまたはその他の追加機能の必要性を最小限に抑えるのに役立ちます。
アンダーカットは避けてください。アンダーカットは、部品が金型や備品から簡単に取り外されないようにする機能です。アンダーカットを避けることは、生産時間とコストを削減し、最終部品の全体的な品質を向上させるのに役立ちます。
生産のための製造部品のコスト
品質とコストのバランスをとることは、生産を目的とした製造部品の鍵です。考慮すべきコスト関連の要因がいくつかあります。
材料。製造プロセスで使用される原材料のコストは、使用される材料の種類、その可用性、および必要な量に依存します。
ツーリング。製造プロセスで使用される機械、金型、およびその他の特殊なツールのコストを含む。
生産量。一般に、生成する部品の量が大きいほど、パーツあたりのコストが低くなります。これは、射出成形に特に当てはまります。これは、より大きな順序で重要なスケール経済を提供します。
リードタイム。時間に敏感なプロジェクトのために迅速に生産された部品は、リードタイムが長いものよりも高いコストが発生することがよくあります。
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