製品設計者がシート メタル プロトタイピングについて知っておくべき 5 つのこと
板金加工産業は、世界最大の産業の 1 つです。実際、2018 年の世界市場規模は 2,650 億米ドルと評価され、2019 年から 2025 年までの CAGR は 5% になると予測されています。
製品デザイナー、特に消費者向け製品のデザイナーとして、シート メタル プロトタイプの製造が製品開発においてどれほど価値があるかを知っている可能性はかなり高いです。しかし、シート メタルがどのように製造されるか、またはシート メタル構造のベスト デザイン プラクティスについてはよくわからないかもしれません。
この記事では、これらすべてとその他の多くについて説明します。サードパーティの製造ショップと取引を行う前に、シート メタルのプロトタイピングについて知っておくべき 5 つのことを紹介します。
#1 板金は厚さの要件を満たす必要があります
他の多くのプロダクト デザイナーと同様に、シート メタルを平らな部品として存在する金属として説明してきましたか?
あなたは完全に間違っているわけではありませんが、定義には「平らな部分」以上のものがあります。通常、板金の厚さは 0.006 ～ 0.25 インチです。 0.25 インチより厚い金属を「金属板」と呼び、0.006 インチより薄い金属を「箔」または「リーフ メタル」と呼ぶことができます。
#2 さまざまな板金加工プロセスが存在する
板金加工では、板金作業員は通常、平らな金属片から始めて、次のようなさまざまな製造プロセスを使用してそれらを構造 (または製品) に変換します。
- カット
- 変形
- 組み立て
切断プロセス
名前が示すように、切断プロセスでは、CNC レーザー カッター、ウォーター ジェット カッター、プラズマ カッターなどの特殊な機械を使用してカットを作成することにより、板金を操作します。 (関連記事:絶対に知っておくべき 5 種類の CNC マシンを紹介します)
変形プロセス
板金の変形とは、曲げ、引き伸ばし、および絞りによって板金の形状を変更するプロセスを表します。このプロセスには、プレス ブレーキや金属スタンピング プレスなどの特殊なツールの使用が含まれます。
プレス ブレーキを使用すると、板金をさまざまな角度や形状に曲げることができます。対照的に、金属スタンピング プレス (パンチとダイを備えています) では、エンボス加工、ヘミング、ドローイングなどの特定のタスクを実行できます。
組み立て
アセンブリとは、留め具または溶接を使用して、さまざまな板金部品を結合するプロセスを表します。溶接プロセスは 2 つの中でより一般的であり、アーク溶接、電子ビーム溶接など、幅広い溶接技術から選択できます。
では、2 つの直角ブラケットを製造して組み立てようとしているとしましょう。まず、レーザー カッター、ウォーター ジェット カッター、またはプラズマ カッターを使用して、平らな板金部品にカットと重要な機能 (穴など) を作成する必要があります。
次に、これらの金属板をプレス ブレーキのパンチとダイの間に置き、90°になるまで曲げます。最後に、これらのパーツを溶接 (または固定) して、目的のカスタム金属加工プロトタイプを形成します。
#3 シート メタル プロトタイプ製作には多くの利点があります
シート メタルのプロトタイピングがビジネスに役立つ最大の理由の 1 つは、製造時に当て推量がなくなることです。これらのプロトタイプは、設計コンセプトの物理的なサンプル (またはモックアップ モデル) として機能し、製造が開始されるずっと前に設計のパフォーマンスをテストし、欠陥を検出することができます。
シート メタル プロトタイプ製作の初期コストがマイナス面と見なされる場合があります。しかし、全体像を見落としている可能性があります。たとえば、製造に全面的に取り組み、最終的にユニットのバッチ全体にエラーが発生した場合、どれだけ多くの費用がかかるか想像してみてください。
#4 シート メタル プロトタイプ製作のためのエンジニアリング材料
ほとんどすべての一般的なエンジニアリング材料は、シートの形で使用されています。金属には、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、マグネシウムなどがあります。通常、正しい選択は、取得したい最終用途の特性と製品の要件によって異なります。
製品に高強度、耐熱性、耐食性を備えた軽量金属が必要な場合は、アルミニウムを選択する必要があります。強度、機械加工性、良好な表面仕上げの組み合わせを求める場合は、ステンレス鋼と銅が理想的です。
また、マグネシウム板金は強度と耐久性が高く、軽量です（密度はアルミニウムの約3分の2）。ただし、それらは非常に可燃性が高く、製造中 (および製造後) に重大なリスクをもたらします。絶対に必要な場合を除き、マグネシウム板金は避けてください。 (関連記事:CNC 加工マグネシウム:安全上の懸念事項は何ですか?)
#5 シート メタル プロトタイプのベスト デザイン プラクティス
次の設計手法は、製造コストを削減し、シート メタル プロトタイプを製造する際のリード タイムを短縮するのに役立ちます。
<オール>Gensun Precision Machining は、20 年近くにわたり、高品質の板金ラピッド プロトタイピング サービスをさまざまな業界に提供してきました。当社の製造工場は、レーザー切断、プロトタイプ スタンピング、曲げ、溶接などのさまざまなプロセスを通じて、費用対効果の高いシート メタル プロトタイプの作成を支援します。
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