自宅で耐久性のあるシリコーン金型を作るステップバイステップガイド

金型（部品のネガティブ印象で、材料を充填可能）は製造に不可欠な要素です。実際、世界のプラスチック部品の大半は射出成形で製造されています。

しかし金属射出金型は高価で専門家のみが製作可能であるのに対し、柔軟なシリコーン金型は非常に安価で、自宅やオフィスで製作できます。用途は多岐にわたり、プロフェッショナル品質のバキュームキャスティングによるプロトタイピングから、ジュエリー製作用の少量ワックス鋳造、焼き菓子や製菓といった家庭用途まで多岐にわたります。

この記事では、シリコーン金型製作の比較的シンプルなプロセスを解説し、プロフェッショナルと個人用途の両方におけるアプリケーションと利点、自宅でのシリコーン金型製作のヒントを提供します。

シリコーン金型とは？

金型は中空キャビティを持つ容器の一種です。ほとんどの場合、液体材料を容器に注入または圧入し、その後硬化（冷却または他の方法）させることで、金型キャビティの形状をした固体オブジェクトが作られます。

金型は工具鋼やアルミニウムなど様々な材料で作れます。シリコーン、すなわちシロキサンで構成されるポリマー群からも作れます。シリコーンは柔軟な保護ケース、ガスケット、コンタクトレンズなどの製品製造に使われることもあります。

シリコーン金型は金属製ほど耐久性はありませんが、安価で製作が容易、高い柔軟性を持ちます。この柔軟性と、少ない材料しかシリコーンに接着しないという事実により、成形品をシリコーン金型内から容易に取り出せます。

シリコーン金型の作り方

シリコーン金型の製作は驚くほどシンプルで、わずかなコンポーネントしか必要としません。プロ用機材があれば選択肢が広がりますが、家庭用途も豊富にあります。

シリコーン金型製作に必要なコンポーネント：

液体シリコーン：金型用シリコーンは広く入手可能で、通常使用直前に混合する2液タイプです。

容器：液体シリコーンを注ぐ容器で、マスターパターンより大きく（ただしそれほど大きくない）必要があります。多くの場合、木材や段ボールなどで適切なサイズの箱をオンデマンドで作れます。

マスターパターン：シリコーン金型で複製する元のオブジェクトです。既存オブジェクト（プラスチックおもちゃ等）や、3Dプリンター等で新しく製作したアイテムが該当します。

離型剤：金型が水密容器に接着するのを防ぎ、鋳造材料が金型内側に接着するのも防ぐスプレータイプの液体です（食品製造用途には使用しないでください）。

鋳造材料：シリコーン金型に注ぐ材料で、ポリウレタンから溶かしたチョコレートまで何でも可能です。

粘土（オプション）：二分割金型を作る場合のみ必要です。

シリコーン金型製作プロセスは以下の通り：

1. マスターパターンを入手または製作：マスターはシリコーン金型で製作する部品のポジティブ原型です。既存の固体オブジェクトや製造設備で新規製作したアイテムが使用可能です（次節参照）。最良の結果を得るには、マスターに複雑なキャビティやアンダーカットを含めないこと。
2. パターンを容器に配置：多くの場合、パターン専用の容器を作ります。箱型容器は木材や段ボールで製作可能。容器内側に離型剤を塗布後、パターンを平らな面を下にして容器内に配置、または新規製作容器内に吊り下げます。複数パターンがある場合（アイスキャンディートレイ等）、均等に配置。それらにも離型剤をスプレー。二分割金型の場合、容器の半分を粘土で埋め、パターンを半分まで粘土に埋め込みます。
3. シリコーンを混合・注入：ボトルの指示に従い2液性シリコーンを混合し、容器にゆっくり注ぎます。液面はマスターパターンの頂点から約1.3cm（半インチ）上まで上がるようにし、金型が裂けるのを防ぎます。硬化には数時間かかります（具体的時間はボトルに記載）。3ERPでのプロ用途では気泡除去後、中温でオーブン硬化させます。
4. 硬化した金型を取り出す：完全硬化後、シリコーン金型を容器から優しく取り出します。二分割金型の場合、粘土を除去し、パターンが半分突き出した金型のみを残します。金型を容器に逆さまに戻し（パターンが上向きになるよう）、金型とパターンに離型剤を塗布、ステップ3と同様に容器のもう半分をシリコーンで満たし、硬化待ち後取り出します。
5. マスターパターンを金型から取り出す：優しくマスターパターンをシリコーン金型から取り出します。二分割金型の場合、まず金型の2半分を分離します。
6. 部品を鋳造：鋳造材料によりますが、離型剤塗布後に液体を金型に注ぐだけで完了する場合もあります。バキュームキャスティングのようなプロフェッショナルプロセスでは、シリコーン金型を機械にセットし、鋳造材料から気泡を除去します。

マスターパターンを作る3つの方法

マスターパターンはシリコーン成形の結果を決定づけるため、高品質で詳細な、かつ容易に成形可能なパターンを入手・製作することが重要です。複数のシリコーン金型が必要な場合（バキュームキャスティングによる少量生産等）、長寿命のパターンを作ることも重要です。

ゼロからパターンを作る場合、3つの異なる方法が使用できます。

マスターパターン方法I：手作業

非デジタル技術は千年以上前からパターン製作に使用されてきました。この方法では粘土のような柔らかい材料を手作業と手動切削工具で彫刻し、パターンを作ります。専門家は木材や他材料からパターンを彫刻することもあります。

利点：

• 高価な機械不要
• アート作品や職人的アイテムの複製に最適

欠点：

• 不正確になり得る
• 専門的な手作業スキルが必要

マスターパターン方法II：3Dプリント

デジタル技術とCADソフトウェアにより、パターン製作は非専門家にとってもはるかに効率的かつアクセスしやすくなりました。滑らかな表面を生成する高解像度ステレオリソグラフィー機など、3Dプリンターは現在広くマスター製作に使用されています。

利点：

• デジタルファイル使用可能（インターネットからダウンロード可）
• 精密で再現性が高い
• 非産業環境でもプリンター使用可能
• SLA使用時は後処理が最小限

欠点：

• 高価な機械
• 最厳公差には対応不可
• 脆いレジン使用によるパターン寿命が極めて短い

マスターパターン方法III：CNC加工

CNC加工もマスターパターン製作に用いられるデジタル製造技術です。CNC加工では高耐久材料が使用可能で、より強力で長寿命なパターンが得られます。CNCマシンははるかに厳しい公差にも対応可能ですが、非専門家ユーザーにはアクセスしにくく、家庭やオフィス環境では使用できません。

利点：

• 最も精密で高精度
• パターン寿命が非常に長い
• 耐熱材料と互換性あり

欠点：

• 高価でアクセス困難な機械
• ある程度の後処理が必要

シリコーン金型のプロフェッショナル用途

3ERPのような少量生産メーカーはシリコーン金型を様々な目的で使用します。シリコーン成形プロセスで、石膏像やその他手作り芸術作品の金型を作り、それらを容易に複製できます。

シリコーン金型製作は他の製造プロセスにも役立ちます。その一つがバキュームキャスティングで、シリコーン金型を真空環境下でポリウレタン充填し、高品質プラスチック部品とプロトタイプを作ります。バキュームキャスティングは少量部品生産に適し、少量なら射出成形より安価です。バキュームキャスティング用シリコーン金型の寿命は約20回鋳造で、高解像度部品にはCNC加工マスターパターンを使用します。

シリコーン金型のもう一つの用途はワックス鋳造で、ジュエリーや産業部品のような金属部品を作る古代技術です。ロストワックス鋳造（インベストメントキャスティング）では、シリコーン金型に溶かしたワックスを充填し、マスターパターンのワックスコピーを作ります。これらワックスモデルをセラミックでコーティング後、窯で焼失させます。残ったセラミック構造を新たな金型として、液体金属を注入し新しいオブジェクトを作ります。

製造環境でのプロフェッショナルシリコーン金型製作には、一般的にバキュームキャスティングマシンやシリコーン硬化用オーブンなどの専門機械が必要です。

シリコーン金型の家庭用途

工場やショップがなくてもシリコーン金型を活用できます。金型用シリコーンは容易に入手でき、シリコーン金型製作手順に従えば、いくつかの家庭用途向け金型を作れます。

鋳造用レジンは市販されており、指示を正しく守れば日常環境で安全に使用可能です。したがって誰でもシリコーン金型を使って、アートフィギュリン、プラスチックジュエリー、石鹸、キャンドル、その他装飾品を作れます。

シリコーン金型のもう一つの一般的用途は食品と飲料です。シリコーンは冷蔵庫、冷凍庫、電子レンジ、オーブンに入れられるため、多くのキッチン用途で極めて貴重な材料になります（多くのキッチン用品がシリコーン製）。シリコーン金型はアイスキャンディーや製氷トレイ、クッキー/ケーキ型、装飾チョコレートやキャンディー製造に使用できます。

シリコーン金型製作は子供の活動にも最適です。例えばカラフルなクレヨン、チョーク、消しゴム作りに使えます。

シリコーン金型の利点

シリコーン金型は多くの理由で高効果です。主な特徴：

耐久性：シリコーン金型は劣化するまで数回使用可能、特に厚みがあり要求の厳しくない用途なら長持ちします。

柔軟性：シリコーン金型はゴム状なので、部品や金型自体を傷めずに鋳造品を取り出せます。

耐熱性：シリコーン金型は高温・低温で使用しても劣化や歪みがなく、調理用途に適しています。

3ERPはシリコーン金型製作、バキュームキャスティング、インベストメントキャスティング等において長年の経験を持つプロトタイピング・少量生産スペシャリストです。次回プロジェクトの無料見積もりをご依頼ください。