金属部品におけるDMLSとCNCの比較：見積依頼（RFQ）で詰めるべき形状・ロット数・後処理

造形ままで厳しい公差や平滑な仕上げを約束するDMLS見積は、まず除外する

造形プレートから外したままで厳しい公差と平滑な仕上げを提供するDMLS見積は、CNC見積と比較できません。この工法は造形ままではそのどちらも実現しないからです。標準的なDMLSの公差は約 ±0.1 mm で、重要な面は後から切削加工して ±0.05 mm 未満に仕上げます³¹⁵。CNCは3軸で ±0.05 mm、5軸で ±0.025 mm を保持します¹⁵。表面粗さでは両工程に約1桁の差があります。DMLSの造形ままはRa 4–16 µm¹⁵、金属AMをRa 5–15 µm とする資料もあり²⁹、これに対してCNCは3軸でRa 1.6–3.2 µm、5軸でRa 0.8–1.6 µm です¹⁵。DMLSの粗さは形状と造形方向にも左右されるため、図面に一つの数値を書いても部品全体を表したことにはなりません¹。だからこそ、厳しい形状は造形部分を大きめに作り、重要な合わせ面を後からCNCで切削して仕上げます²⁰³。見積を比較する際は、この後工程の切削を最初からDMLS側の価格に織り込んでください。それが含まれないDMLS価格は、あなたの公差を満たさない部品の価格です。

部品を分ける：DMLSでしか作れない形状と、切削した方がよい形状

工程の選択は部品全体ではなく、形状ごとの判断として扱ってください。内部流路、アンダーカット、ラティス構造は、DMLSが対応でき、CNCでは工具の到達性から対応できない、あるいは制約を受ける領域です¹⁵²⁹。複数の部品を一つに造形する部品統合も、組立工程を削減できるDMLSの強みです³⁰。その補完関係は同じ図面の上にあります。合わせ面、ボア、座面はCNCが機能公差まで仕上げる箇所であり、造形してから切削するハイブリッド工程は、治具、医療機器の試作、航空宇宙の軽量化の分野で標準的な手法とされています¹⁵。ですから図面を送る前に書き込みを入れましょう。どの面が公差やシール機能を担うのか、どの領域が内部形状であるために存在するのか。前者は本体をどの工程で作るとしても切削加工の要求であり、後者こそが造形する理由です。

ロット数によって答えがすでにCNCへ移っていないか確認する

DMLSの経済性は複雑さと部品統合に支えられ、CNCの経済性は数量とともに向上します³⁰。ある比較では、DMLSのコスト優位は「複雑な金属部品のみ」とされ、CNCは20–50個以上で優位になります¹⁵。別の資料は、100個でCNCのコストが大幅に下がると報告しています²⁹。いずれもサプライヤー側の資料による方向性の記述であり、損益分岐の曲線ではありません。ここから読み取れるのは、単純な部品を数十個以上作るならCNCの話であり、複雑で統合された部品を小ロットで作るならDMLSの話だということです。両者が交わる部品個数は、これらの資料からは分かりません。DMLSの見積が届いたら、ビルドあたりのコストと部品あたりのコストが分けて示されているか確認してください。造形時間、応力除去、HIPは造形プレートごとに発生し、サポート除去、CNCの後加工、表面処理は部品ごとに発生します²⁶。これらの内訳を隠した部品あたりの単一価格は、CNCの価格と比較できません。

DMLSの見積依頼で明細として指定すべき項目

DMLSには多段階の後処理工程があり、CNCは後処理が最小限で済むとされています²⁶²⁹¹⁵。見積依頼から外した工程は、そのコストとリスクを受注後にあなたが負うことになるため、完成品の一括価格ではなく個別の明細として求めてください。

• ✓サポート除去、部品ごとに見積
• ✓応力除去、ビルドごとに見積
• ✓HIPと熱処理、ビルドごとに見積、処理サイクルを明記
• ✓重要な合わせ面のCNC切削加工、部品ごとに見積、対象面を列挙
• ✓表面処理、部品ごとに見積、目標とする仕上げを明記
• ✓合金の材料証明、HIPと熱処理の記録と紐付け

荷重を受ける部品として受け入れられるか判断する

DMLSの造形ままの部品を圧延材と同等として受け入れてはいけません。Ti-6Al-4VやAlSi10Mgといった特定の合金では、検証済みのHIPサイクルとHIP後の熱処理を施すことで、DMLSが圧延材の特性に近づく場合があります。一方、後処理の記録がない造形ままの特性は、同等とみなしてはなりません¹²。どこまで同等と言えるかについては、資料の見解が分かれています。ある資料はDMLS/SLM部品を等方性で、強度は圧延材に匹敵し、気孔率は0.2%未満とする一方、表面粗さと内部気孔による疲労強度の低下を指摘しています⁷。別の資料は金属AMを異方性で、圧延材特性の通常80–95%としています²⁹。この差は合金と後処理に一部起因するため、見積依頼では合金、HIPと熱処理のサイクル、そして返却を求める証明を明記しなければなりません¹²¹⁵。部品が構造荷重を受けるなら、その指定は受け入れの条件であり、後から詰める話ではありません。

DMLSを決める前にスケジュールを確認する

同等の部品であれば、CNCの納期は一般にDMLSより短く、DMLSは造形に加えて後処理の連鎖が負担になります³⁰。ある旋盤加工サービスは小ロットで3–7日、24–48時間の特急対応を提示しています⁵。試作の比較では、CNCが5–14営業日、金属AMが7–14日とされています²⁹。プログラムが一週間以内に部品を必要とするなら、サポート除去、応力除去、HIPが造形の後ろに並ぶDMLS工程は収まりにくいでしょう。DMLSのサプライヤーには、造形、後処理、仕上げの各段階を別々の日付で示すよう求めてください。本資料群には造形時間や待ち時間を数値化したものはありません。

資料の見解が分かれる点と、発注前に求めるべきもの

発注時に重要な対立点は二つあります。DMLSの公差の数値と、材料特性の主張です。どちらも一方を選べば決着する話ではありません。公差の幅はサプライヤーごとの基準の違いを、特性の幅は合金と後処理の違いを反映しています。どちらも、サプライヤーに見積の中で根拠を明示させることで解決します。

見積もり依頼の前に確認すること

• Ask the supplier for model-specific evidence and record the condition that would change your buying decision.
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