試作に最もコスト効率が良いのはプラスチック加工か金属加工か？

材料および加工コストの比較

ほとんどの場合、**プラスチックCNC加工**は試作段階において金属加工よりもコスト効率が高いです。プラスチックは入手コストが低く、切削速度が速く、工具の摩耗も少ないため、初期段階の機能検証に最適です。アセタール（POM）、ナイロン（PA）、ABSなどの材料は比較的安価で、アルミニウム6061-T6やステンレス鋼SUS304などの金属に比べてより高速な送り速度で加工できます。プラスチックは切削抵抗と発熱が少ないため、工具寿命を延ばし、セットアップ時間を短縮でき、その結果、プロトタイプ1個あたりのコストを直接削減します。

生産速度とセットアップ効率

プラスチックはCNCフライス加工やCNC旋削を使用する場合、金属の2～3倍の速度で加工できることがよくあります。その軽量性により、ワークホールディングが簡素化され、再位置決めが迅速で治具の複雑さも最小限に抑えられます。複雑な形状の場合でも、多軸加工や3Dプリンティングなどの迅速な代替方法を使用して、効率的にプラスチック試作を行うことが可能です。これらの効率により、金属生産に移行する前の形状・組立検証において、プラスチックが明確な選択肢となります。

金属試作が必要な場合

コストが高くても、機械的性能、耐熱性、耐摩耗性の検証が必要な場合には金属試作が不可欠です。アルミニウム7075、Ti-6Al-4V、インコネル718などの試作品は、航空宇宙、自動車、医療機器分野で実際の性能を確認するために使用されます。DFMレビューでは、形状の最適化、不要な公差の削減、熱処理や電解研磨などの二次工程を必要な部分に限定することで、コストを抑えることが可能です。

表面処理および後処理コストへの影響

プラスチック試作では広範な後処理がほとんど不要ですが、金属部品ではアルマイト処理、粉体塗装、クロムめっきなどの仕上げ工程が必要になることが多く、耐久性と外観を両立させるためにこれらの処理が行われます。これらの仕上げ工程はリードタイムとコストを増加させます。一方、PEEKやポリカーボネートなどのプラスチックは、加工後に高品質な表面仕上げを実現でき、コーティングの必要性を軽減または排除します。

試作段階別のコスト効率サマリー

- 初期段階のコンセプトモデル： プラスチック加工または少量生産が最速かつ最も経済的な選択肢です。 - 機能試験または荷重評価： 金属加工は現実的なデータを提供しますが、コストは高くなります。 - 量産設計検証： プラスチックで設計を確認し、金属で性能を確認するハイブリッド試作が効率のバランスを取る最適解です。