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工学や設計の世界において、ブラケットはしばしば過度に単純化されがちな機械部品です。しかし、アセンブリの重要な構成要素を保持、支持、位置合わせする役割を担い、一般的に大きな機械的負荷、振動、環境条件にさらされることから、極めて重要な役割を果たしています。ブラケットの設計と製造の品質は、アセンブリ全体の完全性、信頼性、寿命に直結するため、極めて重要です。このことから、重要な疑問が生じます。ブラケットの製造方法にはどのようなものがあるのでしょうか？
製造方法の選択は、画一的な方法で答えられるものではありません。材料、複雑性、数量、予算、要求される精度に大きく依存します。この記事では、ブラケットの最も一般的な製造方法について説明し、特に多用途性と精度の点でゴールドスタンダードを定義するプロセスであり、Falcon CNC Swissの中核的専門技術であるブラケットのCNC加工に焦点を当てます。
原材料を機能的なブラケットに製造的に変換する方法はいくつかあります。それらは、除去加工、成形加工、付加加工の3つの領域に分類される傾向があります。
除去加工方法：固体の材料ブロックから材料を除去して部品を完成させます。（CNC加工）
成形加工方法：力、熱、または金型を使用して材料を必要な形状に成形します。（金属加工、ダイカスト）
付加加工方法：材料を少しずつ積み重ねて部品を形成します。（3Dプリンティング）
それぞれの方法を順に見ていきましょう。
この技法は、大量生産におけるブラケット製造の最も一般的な方法であり、特に家電製品のユニット、エンクロージャー、自動車用途のブラケットで広く使用されています。
製造方法：- 薄板金属の切断、曲げ、組み立てを含みます。以下のプロセスが主なものです。
- レーザー切断：- 高出力レーザーを使用して、板金から複雑で詳細な2D形状を切断します。
- 打ち抜き／プレス加工：- 金型を使用して板金に穴や形状を打ち抜きます。
- 曲げ加工：- 金属プレスブレーキを使用して、切断された2次元形状の板金を最終的な3次元形状に折り曲げます。
利点：- このプロセスは、大量生産でブラケットを製造する最も安価な方法であり、一度金型を製作すれば生産速度が速く、薄肉の場合の強度対重量比に優れています。
欠点：- 肉厚は均一な厚さに制限され、幾何学的な複雑性は曲げ加工などで処理可能な形状に限定され、組み立てに溶接などが必要になる場合があり、部品に応力を生じさせる可能性があります。
鋳造は、所望の形状のキャビティを形成し、そこに溶融金属を流し込む方法です。
プロセス： 一般的な鋳造方法としては、ダイカスト（アルミニウムや亜鉛などの非鉄金属用）とインベストメント鋳造（鋼やチタンなどのより複雑な形状用）があります。
利点： 機械加工が困難な複雑な立体形状に適しており、ダイカストでは生産速度が高く、材料廃棄がほとんどありません。
欠点： 機械加工ほどの強度や表面仕上げは得られず、気孔が問題になることがあり、必要な設備（金型）のコストが高く、寸法精度が低いため、重要な部分には通常二次加工が必要です。
これは試作品や非常に複雑で低量の部品には革新的ですが、構造用ブラケットにはあまり適していません。
プロセス： 金属3Dプリンティング（DMLS、SLM）は、金属粉末を積層してブラケットを造形します。
利点： 前例のない設計の自由度があり、他の方法では不可能な内部チャンネルや有機的な形状を造形でき、設備コストが不要で、ラピッドプロトタイピングに優れています。
欠点： 一般的に、鍛造品や機械加工品と比較して機械的強度や疲労強度が低くなります。また、単価が高く、造形速度が遅く、通常は表面仕上げが必要です。
ここで、Falcon CNC Swissの専門分野である方法、つまりコンピュータ数値制御（CNC）加工について詳しく説明します。これは、コンピュータ上のプログラムされたソフトウェアを使用して工場の工具や機械を動かす除去加工プロセスです。
高負荷ブラケットにCNC加工が優れた方法である理由
これらの方法にはそれぞれ適した場面がありますが、達成可能な最高レベルの精度、強度、信頼性が求められる場合には、高精度CNCブラケット加工が使用されます。
ブラケットのCNC加工プロセス：
設計とプログラミング： 3次元モデル（CAD）が作成され、CNCマシンで使用するための加工指示（CAM）に変換されます。
材料： アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、またはエンジニアリングプラスチックから、固体の材料ブロック（ビレット）が選択されます。
加工： CNCマシン（ミル、旋盤、またはスイス型旋盤）は、プログラムされたデジタル形状に厳密に従って、さまざまな切削工具を使用して材料を除去します。
仕上げ： 部品はバリ取りされ、陽極酸化処理、めっき、塗装などの二次的な表面処理が施される場合があります。
比類のない精度と公差： CNC加工は非常に厳しい公差（±0.0005インチ以下）を維持できるため、最終アセンブリでの完璧な嵌合と位置合わせが可能です。これは航空機、医療、光学用のブラケットにとって極めて重要です。
材料の強度と完全性： CNC部品は、鋳造や3Dプリンティングとは異なり、固体の鍛造材料（均質な粒状構造など）から作られるため、気孔の危険性が排除され、より高い強度、長寿命、耐疲労性などを提供します。
卓越した設計の柔軟性： CNC機械は、複雑な特徴を持つ無限の幾何学的複雑性を実現する可能性を秘めています。また、ファブリケーションや鋳造では困難または不可能な深いねじや鋭角も容易に製作できます。これにより、エンジニアは製造可能性ではなく、最適な機能のために設計することが可能になります。
優れた表面仕上げ： 部品は機械から非常に良好な表面仕上げで得られるため、ほとんどの二次的な表面仕上げが不要になります。
迅速な試作と生産： 工具が不要であるため、最新のCNCセットアップでは構想から完成部品まで迅速に移行でき、単発の試作品から中量から大量の生産ロットまで適しています。
| 特徴 | CNC加工 | 板金加工 | 鋳造 |
|---|---|---|---|
| 精度 | 優れている | 良い | 普通 |
| 強度 | 優れている | 良い | 普通から良い |
| 複雑性 | 高い | 限定的 | 高い |
| リードタイム | 速い（金型不要） | 中程度（金型必要） | 遅い（金型必要） |
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