材料選択は試作段階の表面仕上げにどう影響する？

材料固有特性と表面仕上がりの関係

試作品に使用する材料の固有特性は、最終的な表面品質を直接左右します。 CNC加工 では、材料の微細組織が重要な要素となります。例えば、 A360 のような延性が高く柔らかいアルミニウムは、非常に滑らかで微細な表面仕上げが得られる一方、バリが発生しやすい傾向があります。これに対し、 A380 のような高シリコン合金は切削性に優れていますが、硬いシリコン粒子の影響で、やや粒状感のある表面になることがあります。同様に、 3Dプリンティング では、光硬化性樹脂（SLA）は非常に滑らかな表面を実現できるのに対し、ナイロン系材料（SLS）は本質的に粒状の質感を持つため、均一な外観にするには サンドブラスト 処理が必要となる場合があります。

試作工法との相互作用

選択された製造プロセスは材料と相互に作用し、「成形直後（as-built）」の表面状態を決定します。 ウレタン鋳造 では、マスターモデルの表面を完全に転写するため、最終的な表面品質は、シリコーン金型の元となる3Dプリント品やCNC加工品の品質に依存します。高光沢のマスターモデルを使用すれば高光沢のウレタン部品が得られ、テクスチャを施したモデルを用いれば同じテクスチャが再現されます。そのため、マスターモデルに使用する材料や加工方法の選定は、鋳造品の外観品質を決定づける極めて重要な初期ステップとなります。

後処理適性と仕上げ品質の向上

材料の選定は、 後処理 工程の効果や最終的な仕上がりにも大きく影響します。アルミニウムやステンレス鋼は研磨によって鏡面仕上げを実現しやすい材料です。特にアルミ試作品は アルマイト処理 が可能で、硬質かつ一体化した染色可能な表面層を形成できます。一方、純銅のような材料は高光沢まで研磨するのが難しく、アルマイト処理もできないため、外観仕上げの選択肢が制限されます。樹脂材料に関しては、ウレタン樹脂は 塗装 との相性が良いものの、密着性や最終外観は樹脂の配合特性に大きく左右されます。

外観要件と機能要件を満たすための戦略的選定

最終的な判断は、戦略的なバランスに基づいて行われます。高光沢を求めるコンシューマー製品の外観検証が主目的の場合、 A360 アルミニウムをCNC加工および研磨する、または高透明性に配合された鋳造用ウレタン樹脂を使用するといった、材料と工法の適切な組み合わせが不可欠です。一方、環境試験に耐える機能試作が求められる場合は、選定する 鋳造材料 が機械特性を模擬できるだけでなく、 粉体塗装 などの耐久性を付与する仕上げ工程と適合している必要があります。これにより、実使用環境下でも表面品質を維持できる試作品を実現できます。