塊から削るか、層を重ねるか。どちらが勝つのはいつか。

樹脂の試作を一個から十個作るなら、たいてい造形が安い。段取りの費用がなく、設計からそのまま作れるからです。金属の試作なら、一個でも切削のほうが安いことが多い。金属のレーザー焼結は法外に高く、小さな部品一つで五百ドルを超えるからです。十個から百個の中ほどの数なら、材料を問わず切削が費用で勝ちます。

用途によっては、なります。多噴射のナイロンは、働く部品の多くで射出成形や削り出しのナイロンに代われます。レーザー焼結のチタンは、入り組んだ航空部品で削り出しに代われます。ただし造形品はおおむね、強さが五分から二割低く、面の粗さが二倍から五倍で、公差の幅も広い。公差や強さが命の設計なら、切削のほうが安全です。

二つを組み合わせる例がふえています。たとえば、内部に冷却の流路を持つ入り組んだインコネルの形をレーザー焼結で刷り、要となる合わせ面だけを切削で公差に収める。あるいは粉末焼結で樹脂の粗い形を刷り、そのあと精密な穴とねじを機械で仕上げる。造形の形の自由と、切削の精度とを合わせるわけです。当社は両方を自社に持ち、続けて流せます。

一個だけならたいてい造形が勝ちます。段取りもプログラムも要らず、刷って送るだけ。光造形の樹脂なら二十四時間でも。粉末焼結や多噴射のナイロンなら四十八時間から七十二時間。切削で一個なら三日から七日が通例です。ただし五個から十個を超えると切削が追いつきます。段取りは数で割れますが、造形の時間は個数に比例して伸びるからです。

展伸材を削るほうが、常に上です。圧延したアルミ7075-T6の降伏は503 MPa。レーザー焼結で刷った同等品は380から420 MPa、つまり一割五分から二割五分低い。ほかの金属でも落ち方は似たようなものです。強さが命の構造部品なら切削が勝ち、最大の強さより形のほうが大事なら造形が勝ちます。

切削では金属の切り屑が出ますが、これは溶かして再び使います。造形は一個あたりの無駄は少ないものの、体積あたりのエネルギーは多い。粉末床の溶融には、粉そのものを扱う面倒も加わります。数が多ければ、全体としては切削のほうが無駄がない。数が少なく形が入り組むなら造形が勝ちます。型にかかるエネルギーで言えば、どちらもダイカストや射出成形より桁違いに軽い。