ゴム部品設計で見落とされがちな4つの重要な要因

ゴム成形製品は、現在ほぼすべての業界で不可欠な部品となっています。航空から自動車、家庭用機器まであらゆる場所に存在します。その理由は難しいことではありません。ゴム部品製造プロセス（ゴム金型設計から実際の成形プロセスまで）は、他の種類の材料の製造プロセスより安価です。また、ゴムの弾性により、ゴム金型設計の可能性はほぼ無限大です。したがって、その広範な使用は容易に理解できます。

しかし、ゴムで可能な多数の製造可能性があるにもかかわらず、すべての製造プロセスが成功するとは限りません。これは、ゴム製品設計を行う際に従うべき決まりごとがあるためです。それに加えて、ゴム金型設計もメーカーが注意を払わなければならないもう一つの重要なプロセスです。これら2つを適切に行えば、生産プロセスは成功への道を歩みます。

この記事では、ゴム部品のさまざまな利点と用途、さまざまなゴム部品製造プロセス、ゴム金型設計を行う際に決して忘れてはならない要因について説明します。

ゴム部品の利点と用途とは？

利点

天然の弾性による操作の容易さに加えて、部品製造のお気に入りとなる多くの他の特性があります。これらには以下が含まれます：

低生産コスト

クライアントとして、生産コストを可能な限り最小化したいと考えます。ゴムを原材料として使用すれば、ゴム製品設計と製造の容易さによりこの目標を達成できます。すべてが安価というわけではありませんが、機能と比較したコストは生産をさらにコスト効率よくします。しかし、これはRapidDirectのような製造のベテランが生産プロセスを扱う場合にのみ達成できます。

設計の操作性

ゴムが弾性であるように、ゴム金型と製品設計も同じ特性を保持します。設計者がゴム製品製造時に使用するさまざまな成形と接着方法により、ゴムには多くの可能性があります。同じ製品目標を達成するための代替方法を見つけることもでき、よりコスト効率の良いゴム製品の設計と製造方法があることを意味します。RapidDirectと協力すれば、最もコスト効率の良い方法でカスタムゴム製品を正常に設計できます。

優れた耐久性

金属とプラスチック部品は、特に高振動性能を持つ機械で使用される場合、機能的性能を失う傾向があります。特にカスタムメイドのゴム部品は、天然の減衰特性によりかなりの衝撃に耐え、対応製品よりはるかに長く機能します。

用途

このような強度、耐久性、弾性を持つ部品であれば、様々な業界で用途があるのは当然です。製造部品で複数の材料を使用することが増えるにつれ、ゴムを使用した部品製造の人気は着実に高まっています。専門家がゴム製品を使用するより一般的な業界には以下が含まれます：

医療業界

人体に損傷を与えずに侵入する装置が必要な業界では、ゴム製品が容易に任務を果たせます。カテーテルや横隔膜などの材料により、医療機器でのゴムの使用はかなり広範囲です。この洗練された装置以外にも、メーカーは手袋、チューブ、ボトルキャップなどの汎用機器の製造にもゴムを使用します。また、患者の移動を容易にする病院ベッドの車輪にもゴムが使用されています。これらの製品はすべて、命を救うために使用される必須医療製品です。

電気業界

まず、ゴム製品は絶縁特性により電気業界で人気です。電気を伝導しないため、電気エンジニアと専門家は保護目的で使用します。一般的な例として、高電圧送電線で電気専門家が使用するパンタグラフ絶縁体があります。その名の通り、高度に電気的に帯電した大気での電気伝導を防ぎます。その他には、ブレーカーで使用されるため人気のシリコンカバーがあります。電気専門家はこれらを「ブレーカーの心臓」と呼ぶこともあります。また、ジャンクションボックスとエンクロージャで使用される多極母線ジョイントとガスケットもあります。

自動車業界

自動車業界は、ゴム部品を最も利用している業界と言えるかもしれません。流体移送システムからトランスミッションシステム、もちろん自動車タイヤまで、自動車にはゴム部品を使用する多くの重要な部品があります。実際、研究によるとゴムの75％はタイヤ製造に使用されています。自動車業界がタイヤを多用していることも知られています。ゴム部品を使用する自動車のその他の一般的な部品には、自動車防振システム、Oリング、シーラントがあります。

ゴム製品製造に使用される製造プロセスの種類

前述の通り、ゴム部品製造プロセスには様々なプロセスが関わっています。ほとんどの場合、ゴム製品設計が、どの製造プロセスが部品生産に適しているかを決定します。これらの生産技術それぞれに利点があり、さまざまな種類のゴム製品の製造に特化しています。これらのプロセスを完全に理解することは、コスト、関わる技術レベル、手元の生産への適合性の観点から、生産プロセスでどれを使用するかの最良の選択をするのに役立ちます。いくつかありますが、成形を含む一般的なプロセスについて説明します：射出成形、トランスファー成形、圧縮成形。

射出成形

これはプラスチック射出成形プロセスと似ています。しかし、ゴム射出成形プロセスではより多くの加熱が必要です。プロセスでは、機械技師が材料を流動状態になるまで加熱します。次に、加熱室から一連のチャネル（スプルーまたはランナーと呼ばれる）を通じて圧力で材料を金型に注入します。加熱ユニットと射出ユニットも2つの別々のコンポーネントで、それぞれ独自の制御を持っています。

押出機コンポーネントもこのプロセスでは加熱ユニットとして機能します。設計者とメーカーが金型設計と機械加工プロセスの他のコンポーネントを正しく行えば、ゴム射出成形プロセスは通常それほど時間はかかりません。自動化もこのプロセスの一般的な特徴で、リードタイムを短縮します。RapidDirectでは、希望材料に関係なくすべての種類の射出成形プロセスを扱えます。

圧縮成形

この方法は最も古く、最もコストがかからない方法です。このプロセスでは、生ゴムを大きな塊（ブランクと呼ばれる）に成形します。機械技師はこのブランクを金型に入れ、加熱して硬化させ形状を作ります。ここで、ゴム部品の金型設計が重要な要因になります。硬化の必要性により、加熱に時間がかかる場合があります。

しかし、これは金型壁の厚さに依存します。したがって、設計者は加熱に望む時間量に比例してゴム金型壁を作ります。したがって、加熱時間は薄い壁では数分、厚い壁では数時間まで変化します。この方法は、流動特性が悪く粘度の高い原材料を使用した生産に適しています。しかし、プロセスはかなり時間がかかる場合があります。電気絶縁体、シール、シリコンリストバンドは、このゴム部品製造プロセスで作られるゴム製品の例です。

トランスファー成形

このゴム部品製造プロセスは、圧縮成形に伴う長い加熱時間を解消することを目的としています。プロセスではブランクも使用し、金型にロードしてさまざまなキャビティに分配します。しかし、キャビティに分配される前に、ゴムはいくらかの予備加熱を受けます。このプロセスによりゴムの硬化時間が短縮され、流動特性が向上するため、キャビティを容易に充填できます。しかし、ここでの金型は最も高価で複雑です。したがって、ここのゴム金型設計は専門家のみが扱うべきです。

RapidDirectでは、さまざまな種類の成形プロセスを専門としています。したがって、あなたのゴム金型設計とゴム製品製造の成功が保証されます。

各ゴム部品製造プロセスは、異なるゴム部品の製造に適しています。したがって、それぞれをよく理解することで、どれがあなたの部品生産に最適なオプションかを決めるのに役立ちます。

ゴム部品設計時に決して無視すべきでない要因

カスタム成形ゴム部品を製造する際、エンジニアが決して犯してはならない間違いの一つは、標準以下の部品を使用することです。これは短期的にはコストが低く見えるかもしれませんが、最終的には予算コスト以上の支出になります。しかし、良い部品を使用すれば、ゴム部品の寿命と機能的性能が向上します。しかし、設計が最高でなければ、使用する部品の種類は問題になりません。したがって、ゴム部品製造プロセス（またはあらゆる種類の部品）において、ゴム部品の金型と製品の設計がいかに重要かがわかります。

以下は、ゴム部品設計時に決して忘れてはならない要因です：

1. 質問チェックリスト

ゴム部品を設計する際、製品の設計と製造の最良の方法を知るために答えなければならないいくつかの重要な質問があります。これらの質問には以下が含まれます：

1. 部品の機能は何ですか？

ゴム部品の機能には、振動エネルギーの吸収、流体容器のシーリング（したがって流体に対して不透過でなければならない）、流体の通過機構としての役割、構造支持の提供などが含まれます。これらはゴム部品の機能のほんの一例です。

2. 部品に必要な特性は何ですか？

ゴム部品の望ましい特性は、使用する材料と部品の構造方法を決定する際にかなり重要です。ゴム部品の望ましい特性の例には、流体や熱の存在下での物理的特性の変化への耐性、弾性特性を失わずに伸長する能力などがあります。

3. 部品が機能する環境はどこですか？

ゴム部品が機能する環境も、設計者が部品を構造化する方法を決定します。メーカーがゴム部品を使用する環境の例には、日光、湿った場所、化学溶剤、部品が変形に直面する可能性のある動的応力領域などがあります。

これらの質問に答えた後、ゴム部品の機能と、部品がこの機能を達成する方法について明確なビジョンを持つべきです。また、この段階で部品の構造に関する最終的な判断がなされます。

2. 弾性材料の選択

質問に答えた後、次のステップは部品に使用する材料を選択することです。これはもう一つ重要な側面で、使用する材料は部品がいかにその機能を果たせるかを大きく左右します。あらゆる部品生産に最適な材料を選ぶとは、意図した機能に適した材料を見つけ、あまり高価ではなく、長寿命であることを意味します。

ほとんどの場合、上記の質問に答えれば、意図した機能を果たす材料を特定できるはずです。しかし、まだ完璧な材料について迷っている場合、考慮すべきいくつかの要因を示します：

• 紫外線と日光へのゴムの露出、これらはゴムを分解する可能性があります。
• 天然または人工的源（電気モーターなど）からのオゾンガスの存在。オゾンはゴムに悪影響を与える汚染物質です。
• ゴム部品が人体に直接的または間接的に露出する可能性。接触期間を考慮すべきです。
• ゴム部品が露出する流体（一次または二次）。
• 極端な温度で材料が完全性と機能的性能を維持する能力。

弾性材料の硬度

弾性材料には、ショアA（熱硬化性ゴム）からショアD（熱可塑性ゴム）までの硬度レベルのスケールがあります。各スケールにも定格があり、例えば、ショアAスケールは20ショアAから90ショアAで定格付けされています。ゴム部品製造プロセスで一般的に使用される材料は、50ショアAから80ショアAの範囲です。

特定のプロジェクトで使用される硬度は部品の用途によりますが、一部の材料の使用に関していくつかの困難があります。例えば、非常に柔らかい（＜30ショアA）または非常に硬い（＞80ショアA）ゴム材料を、深いアンダーカットや複雑な幾何学形状を持つ部品の製造に使用しようとすると、メーカーはかなりの困難に直面します。いくつかの材料用途の提案を示します：

• 工業環境で150℃を超える温度極限にゴム部品がさらされる場合、フルオロエラストマーが良い材料選択です。
• ニトリルゴムは汎用用途に最適な選択です。
• ゴム部品が医療用途で高い要件レベルを維持する必要がある場合、シリコンゴムが最適な選択です。

3. コーナーとエッジの設計

ゴム製品設計では、鋭いコーナーは一般的に受け入れられません。ほとんどの場合、設計者は0.05インチ以上の半径でコーナーを丸めます。これを行う理由は、コーナーがゴム金型設計と構造を不必要に困難にするためです。これにより金型製造コストが増加し、結果としてゴム部品のコスト価格が上昇します。生産コストの増加に加えて、部品欠陥の発生可能性も高まる可能性があります。

しかし、ゴム部品のエッジについては正反対です。機械技師は一般的に、特にパーティングラインと交差する場合、ゴム部品のエッジを鋭くすることを好みます。これによりゴム金型設計と構造が簡素化されます。以下の図は、理想的なコーナーとエッジの外観を示しています。

• 上面から見るとコーナーは丸く見えるべき

• 側面から見るとエッジは四角く見えるべき

4. アンダーカット

アンダーカットは、部品のメインボディに突き出る部品の特徴です。アンダーカットの問題の一つは、部品に深く突き出しすぎてはならないことです。これが起こると、部品を金型から取り出すのが非常に困難になります。このタイプのアンダーカットが機能性のために必要なゴム部品の場合、設計者はゴム金型設計を、金型が垂直と水平の両方で開くようにすべきです。その後、このタイプの金型から部品を取り出す際、部品がより容易に出てきます。これはセンタープレートが引き上げられながら側面がスライドアウトするためです。しかし、これらのタイプのゴム金型の設計と機械加工はより高価です。

結論

ゴム部品は、比較的低コストで多くの構造的性能を提供できますが、適切に設計されていることが不可欠です。ゴム金型と部品設計が最高レベルでなければ、ゴム部品が期待される機能を果たすことはできません。これが、ゴム金型設計をただの誰かにアウトソーシングできない理由です。最高の最高が必要です。それがRapidDirectが提供するものです。

ゴム部品製造における数年の経験により、ゴム部品の金型設計とゴム部品自体の機械加工において、最高のサービスを保証できます。さらに、製造の実現可能性について提案された金型設計をチェックし、さらに良くするためのコスト効率の良いオプションを提供します。私たちの優れたサービスを垣間見るには、下記のリンクをクリックしてください。お待ちしています！