プロトタイプ射出成形の芸術と科学
6月に投稿。 2020 年 1 月 1 日 | By WayKen ラピッド マニュファクチャリング
私たちは大量生産されたプラスチック製品をたくさん知っています。プラスチック製のバケツ、電話ケース、LEGO などのおもちゃの大半はすべてプラスチック製です。何千台もの射出成形機が昼夜を問わず稼働し、これらの日常的な製品を世界中で生産しています。しかし、これらの企業は、新しいコンポーネントを開発するときに何をするのでしょうか?これらの機械はすべて非常に複雑なツールを必要とするため、プロトタイプの射出成形はどのように正確に機能するのでしょうか?他の製造技術におけるラピッド プロトタイピングと同様に、ラピッド インジェクション モールディングのようなものはありますか?ここで、これらすべての質問に対する答えを見つけることができます。
射出成形プロトタイプの必要性は何ですか?
進歩が私たちを開発競争に引き留めることは決してありません。より多くの新機能を生み出す企業は、より短い期間でより多くの新製品を生産することで、グローバル市場の厳しい競争に勝ち残ることができます。そのため、製品開発は製造の中で最も費用のかかる部分の 1 つです。射出成形は、通常、大量生産に関連するプロセスです。冷却チャネルと自動化されたプロセスを備えた複雑な硬化金型は、驚異的なペースで同一の部品を製造します。しかし、何か新しいものを作る必要があるとき、テストされていない部品を生産するとき、問題が発生します。低迷する大量生産技術を柔軟なプロトタイプ射出成形方法にねじ込む方法は?その答えは、迅速な射出成形です。
RIM は、柔軟性に優れた見通しを提供する射出成形のかなり新しい分野です。この手法は、すべてを何時間もインストールするのではなく、PC に解凍して数分で使用するソフトウェアのライト バージョンのようなものだと思います。ラピッドモールドを永続的に使用することはできませんが、それらから成形プロトタイプのバッチを取得することはお買い得です.
しかしその前に、特殊な技術を使わずに射出成形部品の製造プロセスを高速化する方法を見てみましょう.
プロトタイプ射出成形の設計
多くのスタートアップや設計エンジニアは、製品を設計する際に製造方法をあまり気にしません。これは、多くの良いアイデアをかき消すものです。カスタム射出成形部品を作成する場合、多くのパラメータを考慮する必要があります。主なものの1つは壁の厚さです。理想的な成形品は、肉厚がどこでも一定です。壁が薄いほど、部品をより速く製造できます。実際には、それはしばしば可能ではないため、落下の厚さを徐々に変化させることに固執しています.角度とフィレットを追加することも重要な考慮事項です。パーツを簡単に突き出すことができるからです。デザインを確認する前に、必ずキャビティから取り出せることを確認してください。
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ツーリングには、射出金型の半分とエジェクターが含まれます。ラピッド インジェクション モールド ツールはさらに複雑ですが、より迅速に製造できます。主な違いは柔軟性です。原型は、それをかなり迅速に変更する機会を与えるはずです。そのため、成形プロトタイプ メーカーは、従来の金型に比べて金型をより多くの要素に分割する傾向があります。このように、キャビティを変更する場合は、金型から取り外して変更のみを適用します。キャビティ、冷却管、およびエジェクタを変更する必要がある場合は、それらをすべて取り外して同時に再製造することができます。はい、ゼロからの製造も可能です。すべてのパーツを同時に作成すると、オブジェクト全体がより速く完成します。
もう 1 つの重要な設計上の考慮事項 (標準的な液体の流れ、壁の厚さ、および冷却チャネルは別として) は、金型の寿命です。従来の金型は、最大限の寿命が得られるように設計されています。そのため、焼入れ鋼を使用し、加工に多くの時間を要します。射出成形の試作品とカスタムの射出成形金型は、短期間しか使用できません。だからこそ、私たちは硬い鋼をやめて、より硬いアルミニウム合金に固執することができます.それらは処理がはるかに簡単ですが、金型をプロトタイプ作成および検証段階に長持ちさせることができます.
優れた金型を製造するために経験豊富なエンジニアが必要な理由
プロトタイプの金型ができたら 設計されている場合は、試作金型を製作する前に製造工程を確認することをお勧めします。ほんの数年前、これは不可能でした。しかし、最新のエンジニアリング分析手法は長い道のりを歩んできました。経験豊富な製造技術者は、高度な有限要素解析ツールを使用して、液化ポリマーがどのように金型に充填され、どのように冷却されるかを再現できます。製造分野での経験により、エンジニアは金型フロー プロセスを正確に再現できます。設計上の欠陥を早期に発見し、原型の不必要な作り直しを防ぐことができます。
プロトタイプ射出成形
金型の加工はそれ自体が複雑なプロセスです。主な表面は閉じた空間に配置されることが多いためです。しかし、材料をより柔らかいものに変更し、分離を追加することで、試作品の金型の製造時間を大幅に短縮できます。金型が完成したら、主要な作業が始まります。
次に、最終的に金型を使用して、射出成形部品を入手する必要があります。心配しないでください。最初の部分で問題が発生することは確実です。成形プロセスは非常に複雑で、さまざまな材料特性を使用するため、設計のすべての問題を常に正確に説明できるとは限りません。プロトタイプ射出成形では、システムを起動し、最初のプロトタイプ部品を入手して、金型をやり直します。
ツールのデバッグ
パーツに合わせて金型を作り直すことをツールのデバッグと呼びます。射出成形金型でどのような問題が発生する可能性がありますか?まず、壁の厚さがプロセスに最適ではないという欠陥がある可能性があります。材料が不均一に固まった部分に小さなへこみが見られ、材料がまったく届かない領域が発生する場合があります。そのため、FEA 法を使用してポリマーのモールド フローを確認することが重要です。
もう1つの広範な問題は、冷却の障害です。一部の領域は、冷却に時間がかかりすぎる場合があり、パーツの取り出しが早すぎると、破損する可能性があります。正しい冷却サイクルを確保することは、射出成形金型の製造において最も複雑な問題の 1 つです。
ツールのデバッグが完了すると、射出成形のプロトタイプが正常に作成されました。ただし、デザインの最適化はまだ完了しておらず、デザイナーはプロトタイプを改善するために前のステップに戻る可能性があることを理解する必要があります。
射出成形プロトタイプに Wayken を選ぶ理由
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