3Dプリンティングは金型・工具製作費をどのように削減するか？

試作におけるハードツーリングの排除

3Dプリンティングは、設計および試作段階で金型やダイスなどの高価なハードツーリングの必要性を排除することで、根本的に費用を削減します。アルミダイカストのような従来の方法では、工具・金型製造への多大な先行投資が必要であり、これは法外に高価で時間がかかります。対照的に、3Dプリンティングによるラピッドプロトタイピングは、デジタルモデルから直接層ごとに部品を構築し、ツーリングを完全にバイパスします。これにより、機能的なプロトタイプを数ヶ月ではなく数日で、かつはるかに低コストで製造することが可能になり、エンジニアはツーリング費用を投じる前に形状、適合性、機能性を検証できます。

費用対効果の高い設計反復

製品設計の反復的な性質は、多くの場合、複数の改訂を必要とします。従来の製造では、設計変更のたびにツーリングの修正または完全な作り直しが必要であり、これは巨額の財政的負担となります。3Dプリンティングは、単価を設計の複雑さから切り離します。設計はCADファイルで修正され、追加のツーリングコストなしで次の反復として印刷できます。この自由度により、ダイカストエンジニアリング段階での積極的な最適化と洗練が可能になり、大量生産用の恒久的なツーリングに最初の1ドルを費やす前に設計が完璧であることを保証します。

ブリッジ生産と少量生産

少量生産において、3Dプリンティングは強力なブリッジツーリングソリューションとして機能します。数百または数千個の部品のために高圧ダイカスト金型に投資することは経済的に成り立ちません。耐久性のある複合材料や金属を用いた3Dプリンティングや（3Dプリントされたマスターパターンを使用する）ウレタンキャスティングなどの技術により、ハードツーリングなしで最終使用品質の部品の生産が可能になります。これにより、企業は製品を発売し、市場をテストし、初期注文を履行しながら、需要が証明されるまで大量生産ツーリングの高コストを先送りできます。

直接ツーリングへの応用

3Dプリンティングは、ツールそのものの作成にも使用され、さらにコストとリードタイムを削減します。これには以下が含まれます：

• 治具と取付具： カスタム組立補助具、検査ゲージ、CNC取付具は、3Dプリンティングで迅速かつ安価に製造でき、生産ラインを合理化します。

• 鋳造用ソフトツーリング： 砂型鋳造用のパターンは砂から直接3Dプリントでき、ウレタンキャスティング用のマスターパターンはプラスチックや樹脂から印刷できます。これは、金属パターンを機械加工することなく、試作鋳造品や極少量の金属部品を生産するのに理想的です。

• コンフォーマル冷却チャネル： 射出成形やダイカストにおいて、3Dプリンティングにより、部品の輪郭に沿った複雑なコンフォーマル冷却チャネルを備えた金型インサートの作成が可能になります。これにより、冷却効率が向上し、サイクルタイムが短縮され、金型の寿命が延び、初期のツーリングコストを相殺する投資収益率が得られます。