医薬品包装ソリューション向け精密金型製造

Kansas City Design（ニュージャージー州ランバートビル）は典型的な金型屋ではありません。プロトタイピングと生産工具を専門とする唯一無二のエンジニアリングスタジオです。オーナーのWilliam Arnold氏は、医薬品包装の概念設計からキャリアをスタートし、この専門性を活かして1997年に自社を設立。医薬品業界向けの包装と包装サンプルの設計、開発、エンジニアリング、製作を専門としています。追加サービスには、CNC切削金型、サーモフォーミングおよび医薬品包装設備用工具、芸術的・コンピュータレンダリング、2D/3Dエンジニアリング文書、グラフィックス、包装エンジニアリングとプロトタイピング、コールドフォーム工具とサンプル、チャイルドレジスタント包装、あらゆる包装タイプの安定性試験サンプルなどがあります。

Arnold氏が、Kansas City Designが提供する幅広い製品とサービス、特に医薬品包装、プロトタイプおよび生産用サーモフォーム工具、コールドフォーム工具に最適なマシニングセンタを選定する時、DATRON Dynamics（ニューハンプシャー州ミルフォード）のDATRON高速マシニングセンタを選びました。Arnold氏によれば、小さな設置面積で、手作業不要の高品質仕上げが可能なマシンとして最適だったからです。

「私たちは生産品質のファーストプロトタイプ金型とシーラーを作り、あらゆるタイプの試験に対応できる生産品質のサンプルを生み出します。」とArnold氏は説明します。「クライアントが望めば生産工具も作ります。」例として、チャイルドレジスタント、シニア向け、市場テスト、フォーカスグループ、臨床試験、加速老化試験などがあります。

「以前は機械加工を外注し、設計とサンプル作りに専念していましたが、コストがかかりすぎ、金型が戻ってくるのに時間がかかりすぎました。」と続けます。「CNCマシンを調べ始めましたが、付属ソフトウェアが高すぎました。最初に調べた時は14,000ドルもしました。また、20×20インチ（約508×508mm）までのブランクが載る広い加工エリア、再現性と精度、微細工具（径0.001インチ≒0.025mmまで）が使える高周波スピンドルを求めていました。」

医薬品包装へのメリット

Arnold氏のリサーチはDATRONに導きました。「暇を見て数週間ウェブを検索し、実際に何が存在するか調べました。まともな価格のものはほとんど見つかりませんでした」とArnold氏。DATRONはフレンドリーな営業とサービス、融資・リースへのアクセスしやすさで協力的でした。最大20×20インチの大型金型からほぼ微細加工までこなせ、サーモフォーム工具に必要なベント穴あけも可能な点が用途に最適だと判断しました。すべてのサンプル金型はRen 5169（サーモフォーミングプラグ用の赤いリッジ入りプラスチック系材料）から切削します。これはクリアプラスチックを成形する際、アルミ金型より透明度が高くなります。生産金型はアルミで、このマシンはアルミ加工に優れます。プラスチックは切削中にアルコール冷却すると、アルミよりさらに研磨されたような仕上げになります。また表面がより滑らかになるため、バキューム成形時に材料がよりスムーズに流れます。」

DATRONは優れた仕上げ面も残しますとArnold氏は指摘します。「DATRONが提供する驚異的な精度により、ステップオーバーで切削される3D金型に典型的な工具痕が排除されます。」

さらに、最大16m/分の移動速度と0.0005インチ（約12.7μm）精度を持つ高周波スピンドルにより、アルミ加工が信じられないほど高速かつ精密になります。「高周波スピンドルは径0.001インチのカッターまで楽に扱え、必要なら人間の髪の毛の先に穴を開けることすら可能です」と強調します。「微細なベント穴あけが可能になります。通常0.013〜0.025インチ（約0.33〜0.64mm）を加工しますが、これはすべてのサーモフォーム包装に必要で、金型内の空気をバキュームで抜くための穴です。他社ではCNCがそんな微細ドリルを扱えないため、Dremelタイプの工具で手作業で穴あけしています。」

マシンの小さな設置面積（51×51×77インチ≒130×130×196cm）も大きな資産です。「従来のフライス盤ではテーブルが動き、それは巨大な鉄の塊です」とArnold氏。「非常に遅く、摩耗しやすい。このマシンではヘッドが精密ボールねじ上で完全に動くため、そんな問題はありません。また、厚さ4インチ（約100mm）の堅牢な花崗岩ベースを持ち、温度や応力の影響を受けない最も安定した物質です。非常に強靭で、極めて平坦に加工できます。その重量ゆえ、マシン振動による移動も起きません。」

医薬品包装ラボにフィット

予期せぬメリットは、ラボ、スタジオ、クリーンルーム環境で使用できることです。「この能力を持つマシンを探していましたが、エタノールがクーラントとして使えるとは知りませんでした。これがクリーンルーム設置を可能にします。」と氏は言います。「従来クーラントはクリーンルームで使用不可です。アルコール冷却なら、マシンがカッターと材料にアルコールミストを吹き付け、部品はクリーンかつ無菌で排出され、廃液も出ません。部品は布で拭くだけです。ベント穴やタップ穴に残るオイルや汚染物質を除去しようとする必要がありません。製薬関係者はこれを大変喜びます。見積もりに『DATRONアルコール冷却マシンで精密CNC切削されたサンプル金型』と記載しています。これは素晴らしい営業ツールになり、実際に受注につながっています。」

DATRONのビジネス開発VP、Robert Murphy氏は、精密高速（60,000 RPM）スピンドルと高周波発電機の組み合わせが高品質仕上げ面を生むと指摘します。マシンにはほとんどメンテナンスが不要です。「低消費電力コンポーネント設計により、信頼性が向上し、運転中の重大損傷リスクが低減されます。」とMurphy氏。「マシン全体に多数のフェイルセーフとセンサーがあり、損傷前にアラームや停止が働きます。モジュラー設計により、問題の90%は電話で解決できます。部品交換が必要な場合もオーバーナイトで送付でき、顧客自身で取り付け可能。ダウンタイムとオンサイトサービスコストを削減します。」

もう一つの大きな利点は時間短縮です。以前外注先が18時間かけていた加工が、今では1〜2時間で完了します。「DATRONは従来機比で高速アルミ切削を実現します」とArnold氏は締めくくります。「他社が歩くところを、DATRONは飛ぶのです！」

医薬品包装向けブリスターパック

Kansas City DesignオーナーWilliam Arnold氏によれば、OTC医薬品はほぼ例外なくブリスターパッケージで流通します。適切なバリア保護とチャイルドレジスタンスを提供しつつ、シニアフレンドリーだからです。「これらのブリスターは高速包装機で製造され、アルミ金型でブリスターを成形します。」とArnold氏は説明します。「薬に触れる可能性のある表面に接触する材料と工具は、薬に不純物を混入させる懸念があるため、常に最大の関心事です。したがって、すべての工程と機能を慎重に検討する必要があります。このビジネスに携わることで、多くの人が言う『薬の高コスト』への敬意を持つようになりました。テストと研究の量は驚異的で、多くの人はこれを理解していません。一日が終わる頃、このビジネスに携われることに感謝し、違いを生み、命を救えたと感じています。」