ラピッドツーリングとは？メリット・デメリットと試作への活用法

試作の目的は、製品が現実世界でどのように見え、振る舞うかを正確に把握することです。製造業にはCNC加工から3Dプリントまで様々な試作プロセスがあり、その多くは高速かつ低コストで試作可能です。ラピッドツーリングは、試作制作に用いられるもう一つのプロセスです。

他の試作プロセスとは異なり、このプロセスは少量射出成形に適用され、メーカーがツールとプロジェクト部品を安価かつ迅速に製造することを可能にします。このアプローチによる試作は、製品の各部品がどのように機能するかを示すのに役立ちます。

ラピッドツーリングの概要、プロセス、ツール製作方法、メリットと限界について詳しく解説します。

ラピッドツーリングの概要

ブリッジツーリングやプロトタイプツーリングとも呼ばれ、製品開発の一工程です。ハンドロードインサート、ストック金型ベース、金型材料（アルミニウムまたは軟鋼）を使用します。

プロジェクト部品を安価かつ迅速に入手できるラピッドツールであり、少量射出成形による部品製造がツールとして機能します。メーカーがラピッドツールを採用する理由は、現在の設計の欠陥を発見・修正し、本格的な生産金型への投資前に最終部品の問題を防止できるからです。

さらに、実際の生産と同じ材料を使用できるため、正しい材料選択かどうかを判断でき、プロトタイプの各部品が現実世界でどう機能するかをより明確に把握できます。したがって、ラピッドツーリングはプロセス設計、マーケティング、製品評価における少量受注開発に適しています。

ラピッドツーリングの仕組み

安価なツーリングソリューションへの需要増に伴い、ラピッドプロトタイプツーリングの製造方法も増えています。一般的に、ラピッド金型製造には2つの主要な方法があります。

• 直接法（ダイレクトアプローチ）
• 間接法（インダイレクトアプローチ）

直接法

直接法は、キャビティ金型インサートと実際のコアを直接製造します。このアプローチの大きな強みは、従来では不可能な形状のツールを製造できることです。例えば、コンフォーマル冷却技術では、内部冷却チャネルがキャビティ形状に沿うため、熱除去が均一になり、冷却時間を約66%短縮できます。

直接法によるラピッドツール製造のメリット

• 高速生産：数日〜数週間でツール/金型の設計開発が可能。
• シンプル：手順が容易で、間接法よりステップが少ない。
• リソース消費が少ない：1つのツール/金型から複数のプロトタイプを作成可能。
• 柔軟性：設計変更を迅速に行える。詳細が不要な製品に最適。

直接法によるラピッドツールのデメリット

• 耐久性・堅牢性に劣る：この方法で作ったプロトタイプは耐久性が低い。金型材料の品質が高くないため破損しやすく、金型交換でコスト増となる。設計変更が頻繁でも金型変更が必要となりコスト増。高精細が求められる製品には不向き。
• エラーが発生しやすい：異なる材料を使用する場合特に、金型寸法の違いにより複数金型製造時にエラーが生じやすい。

間接法

間接法は、積層造形で作ったマスターパターンを用いてダイや金型を作ります。多くの手法がありますが、ソフトツーリング技術が一般的です。

ソフトツーリングはシリコーン金型を用いてプラスチック部品を作ります。また、金属部品鋳造時には犠牲モデルとしても機能します。

間接法によるラピッドツール製造のメリット

• 耐久性：耐久性のある材料で作ったマスターパターンは長寿命で、プロトタイピング中に破損しにくい。設計変更がない限りマスターパターン交換は不要。
• 汎用性：要件に応じてソフトツールとハードツールをより速く作成可能。
• 実験・テストに最適：異なる材料での実験が可能。

間接法によるラピッドツールのデメリット

• 時間がかかる：マスターツール製造に直接法より時間を要し、工程ステップも多いためコスト増の可能性。設計変更の可能性がある場合は不向き。
• シンプルな設計には不向き：詳細を要する複雑な設計に最適。シンプルな設計には不向き。

両方法のメリット・デメリットを検討した後、ラピッド金型製造時にどちらを選ぶべきか？以下のガイドラインを考慮してください。

• 予算：試作・生産に割り当てる資金
• 納期：プロトタイプ/製品がいつ必要か
• 設計複雑性：詳細が必要か？複雑かシンプルか？
• 材料：プロトタイプ/製品に想定する材料

プロトタイピング金型製作時の考慮事項

プロトタイピング金型製作時、以下の要因を考慮しなければなりません。

• 金型強度：射出成形プロセスに耐えられる強度と耐久性が必要。成形機は加熱材料を平方インチあたりポンドの圧力で金型に押し込むため、強度不足なら破損する。
• 金型平滑度：プラスチックを清潔に射出・射出するためには平滑である必要がある。しかし、積層造形等のプロセスでは層ごとに材料を追加するため製品が平滑でないことが多い。このような場合、プラスチック部品に表面仕上げが必要。

製造におけるラピッドツーリングのメリット

ラピッドツーリングは、そのメリットからメーカーの間で広く採用されています。まだ導入を迷っている方へ、ラピッド生産ツーリングがもたらすメリットを紹介します。

製品開発コストの削減

ラピッド金型に用いる材料は、従来の金型材料より安価で柔軟です。アルミニウムから鋼まで多様です。また、3Dプリントツーリングのコスト効率の良さにより、プロセスが速ければ速いほど生産コストを削減できます。

市場投入までの時間短縮

プロトタイプと製品の両方をより速く生産できます。この速さにより試作段階の時間が短縮され、市場投入までの時間が早まります。

金型のカスタマイズ

このプロトタイプツーリングでは、任意の寸法でカスタム金型を作成できます。異なる材料を金型に流し、品質管理テストを実施できます。製品に最適な材料が不明な場合に役立ちます。

設計と機能の徹底的なテスト

この試作手法では、短時間（時には数時間）で複数のプロトタイプや金型を作成できます。新しいアイデアを試し、古いものを調整する自由度が高まり、設計機能と市場価値の向上につながります。

ROI（投資収益率）の向上

製品開発時間を短縮することで、早期に投資回収が可能になります。また、生産・試作コストの低減により、費用が少なくて済むためROI到達時間が短縮されます。

射出成形におけるラピッドツーリングの限界

最短時間でラピッド金型/ツールを製造し、プラスチック部品の生産を加速できますが、まだ限界があります。

射出コストと人件費の増大

ラピッドツーリングによる試作は反復プロセスであり、設計を完璧にしようとすると射出回数が増え、射出コストが増大します。射出コスト増は人件費増につながり、生産コストを押し上げる可能性があります。

金型寿命が短い

ラピッド金型は長持ちしません。射出プロセスによる応力と、アルミニウムや鋼等の金型材料が高品質でないためです。摩耗するたびに新しい金型を作り直す必要があります。

ラピッドツーリング vs ラピッドプロトタイピング

両者を同一視する向きがありますが、これは誤りです。違いを説明します。

ラピッドツーリングは、メーカーが製品の部品を迅速に製造するためのツールや金型を製造するプロセスです。直接法と間接法の2アプローチがあり、一般的な技術は射出成形です。一方、ラピッドプロトタイピングは、最終使用またはプロトタイプ用の物理部品を迅速に製造する技術・手法です。一般的な技術は積層造形（3Dプリント）と除去加工（CNC加工）です。

ラピッドツーリングサービスの選び方

設計からプラスチック製品を最短時間で実現したい？それがラピッドツーリングの役割です。

RapidDirectはラピッドツーリングニーズにおける最適な企業です。最高品質の射出成形サービスにラピッドツーリングを含みます。サービスは顧客要求に合わせて調整され、高品質なプロトタイプ製造を保証します。銀行を破産させずにプロトタイプを入手でき、業界トップクラスの価格を提供します。

設計の製造コストが不明？RapidDirectはオンライン見積もりプラットフォームを提供します。設計ファイルをアップロードするだけで見積もりにアクセスできます。

結論

ラピッドツーリングは、時間短縮からコスト削減まで、メーカーに多くのメリットを提供します。上記情報により、このプロセスに関わる様々な手法と、ラピッドプロトタイピングとの違いについて深い洞察を得られたはずです。

製品タイプに関わらず、信頼できるプロトタイプメーカーを雇うことが重要です。多数のメーカーの中でも、RapidDirectは全ての試作ニーズにおける推奨メーカーです。