プレス加工（スタンピング）完全解説：種類、プロセス、用途

スタンピング（プレス加工）とは

スタンピング（プレス加工）は、平らな金属板を最終形状に成形する製造プロセスです。このプロセスでは、ブランクまたはコイルの形状をした平らな金属板をプレス機にセットし、金型（ツールとダイ）の表面で金属を最終形状に成形します。

スタンピングには、マシンプレスやスタンピングプレスによるパンチング、ブランクング、エンボス、曲げ、フランジング、コイニングなど、さまざまな板金成形製造プロセスが含まれます。

これは、プレスの1ストロークで所望の形状が作られるワンステッププロセスの場合もあれば、一連のステップを経て行われる場合もあります。通常はシートメタルで行われますが、ポリスチレンなどの他の材料にも使用可能です。

プログレッシブダイは一般的にスチールコイルから供給され、コイルリールで巻き解き、ストレートナーで平坦化し、フィーダーで所定の送り長さでプレスとダイに材料を送り込みます。部品の複雑さに応じて、ダイのステーション数が決定されます。

スタンピングは通常、冷間金属板で行われます。熱間金属成形操作については「鍛造」を参照してください。

スタンピングの簡単な歴史

最初の硬貨は紀元前7世紀、現在のトルコにあたるリディアで鋳造されたと考えられています。1550年ごろまで、硬貨製造の最も重要な方法はハンマー打ちでした。ドイツのマルクス・シュワブは、最大12人の男性が大きな車輪を回して金属を硬貨にプレスする新しいスタンピングプロセスを開発しました。パンチングプロセスは1880年代にさらなる革新を遂げました。

1880年代には、大量生産された自転車にプレス部品が使用されました。スタンピングはダイ鍛造と機械加工に取って代わり、コストを大幅に削減しました。ダイ鍛造部品ほど強くはありませんでしたが、十分な品質でした。

1890年、プレス自転車部品がドイツから米国に輸入されました。米国企業はその後、米国の工作機械メーカーに専用のスタンピングマシンを製造させるようになりました。研究開発を通じて、ウェスタン・ホイール社は自転車部品の大半をスタンピングできるようになりました。

複数の自動車メーカーが部品のスタンピングを採用しました。ヘンリー・フォードは技術者たちの推奨に反してスタンピング部品の使用を拒みましたが、ダイ鍛造では需要を満たせなくなったため、やむを得ずスタンピング部品を採用しました。

金属スタンピング、鍛造、深絞りの歴史において、あらゆる種類のプレスが金属製造の基盤となってきました。1ストロークでより多くの金属を動かすことでプロセスはさらに改善されました。プレスと相互接続された自動化装置は、生産速度を向上させ、労働コストを削減し、作業者の安全性を高めました。

現代の金属スタンピング環境では、I-PRESS with Connected Enterpriseなどの制御システムにより、履歴記録、レポート送信、I-PRESS & Automation制御のリモートまたはモバイルデバイスからの監視が可能です。今日の生産情報を履歴データとして収集する新たなトレンドです。

金属スタンピングの主要3タイプ

金属スタンピング技術には、プログレッシブ、フォースライド、ディープドローの3つの主要タイプがあります。

1. プログレッシブダイスタンピング

プログレッシブダイスタンピングは、それぞれ独自の機能を持つ複数のステーションを備えています。

まず、ストリップ状の金属がプログレッシブスタンピングプレスに送られます。ストリップはコイルから安定して展開され、ダイプレスに入り、ツールの各ステーションが順番に異なる切断、パンチ、曲げを行います。各ステーションの動作が前のステーションの作業に加わることで、完成部品が形成されます。

メーカーは、単一プレスでツールを繰り返し交換するか、完成部品に必要な1つのアクションを実行する複数のプレスを占有する必要がありました。複数のプレスを使用しても、真に部品を完成させるには二次機械加工サービスが必要なことが多かったのです。そのため、プログレッシブダイスタンピングは、複雑な形状の金属部品に対して以下を実現する理想的なソリューションです：

• より速いターンアラウンド
• 労働コストの削減
• ランレングスの短縮
• 高い再現性

2. フォースライドスタンピング（マルチスライド）

フォースライド（マルチスライド）は、水平配置と4つの異なるスライド、つまり4つのツールを同時に使用してワークピースを成形します。このプロセスにより、最も複雑な部品であっても、複雑な切断と曲げを実現できます。

フォースライド金属スタンピングは、従来のプレススタンピングに比べていくつかの利点があり、多くの用途で理想的な選択肢となります：

• より複雑な部品への汎用性
• 設計変更への柔軟性

名前が示す通り、フォースライドには4つのスライドがあり、スライドごとに最大4つの異なるツールを使用して、複数の曲げを同時に実現できます。材料がフォースライドに送り込まれると、ツールを装備した各シャフトによって次々と曲げられていきます。

3. ディープドロースタンピング（深絞り）

深絞りは、パンチによってシートメタルブランクをダイに引き込み、形状を形成するプロセスです。引き抜かれた部品の深さが直径を超える場合、「深絞り」と呼ばれます。

この成形タイプは、複数の異なる直径が必要な部品の製造に最適で、通常より多くの原材料を必要とする切削加工（ターニング）プロセスのコスト効率の良い代替手段となります。深絞りで作られる一般的な用途と製品には以下が含まれます：

• 自動車部品
• 航空機部品
• 電子リレー
• 食器と調理器具

短納期スタンピング（ショートランスタンピング）

短納期金属スタンピングは、初期工具コストを最小限に抑え、プロトタイプや小規模プロジェクトに最適なソリューションとなります。ブランク作成後、メーカーはカスタム工具コンポーネントとダイインサートの組み合わせを使用して、部品を曲げ、パンチ、またはドリル加工します。

カスタム成形操作と少量生産により、ピース単価は高くなる可能性がありますが、工具コストがないため、特に迅速なターンアラウンドが必要な多くのプロジェクトで、ショートランの方がコスト効率に優れます。

スタンピング操作（主要加工技術）

スタンピング（プレス加工）は、コイルまたはブランク形状の平らなシートメタルをスタンピングプレスに配置することから始まります。プレス内で、ツールとダイの表面が金属を所望の形状に成形します。パンチング、ブランクング、曲げ、コイニング、エンボス、フランジングはすべて、金属を成形するためのスタンピング技術です。

• 曲げ（Bending） – 材料を直線に沿って変形または曲げる
• フランジング（Flanging） – 材料を曲線に沿って曲げる
• エンボス（Embossing） – 材料を浅い凹みに伸ばす。主に装飾的なパターンの追加に使用。レプッセとチェイシングも参照
• ブランクング（Blanking） – 材料シートからピースを切り出し、通常はさらなる加工のためのブランクを作る
• コイニング（Coining） – パターンを材料に圧縮・押し込む。伝統的に硬貨製造に使用
• ドローイング（Drawing） – ブランクの表面積を、制御された材料流動により別の形状に伸ばす。深絞りも参照
• ストレッチング（Stretching） – ブランクの端が内側に動くことなく、張力によって表面積を増やす。滑らかな自動車ボディパーツの製造によく使用
• アイロニング（Ironing） – 材料を垂直壁に沿って絞り、厚みを減らす。飲料缶や弾薬薬莢に使用
• リデューシング/ネッキング（Reducing/Necking） – 容器やチューブの開放端の直径を徐々に減らす
• カーリング（Curling） – 材料を管状プロファイルに変形。ドアヒンジが一般的な例
• ヘミング（Hemming） – 端を折り返して厚みを増す。自動車ドアの端は通常ヘミングされる

ピアッシングと切断もスタンピングプレスで実行可能です。プログレッシブスタンピングは、一列に並んだダイセットをストリップ状材料が一度に1ステップずつ通過することで、上記の方法を組み合わせたものです。

金属スタンピングのメリット

金属部品、コンポーネント、製品の製造が必要な場合、スタンピングマシンサービスを提供する企業と提携することには多くの利点があります。

1. 高精度

高精度な切断が必要な製品の場合、スタンピング会社はそれを実現するツールとプロセスを備えています。このような精度で形状を切り出すことは大きなコストがかかり、この分野でコストを削減しようとする誘惑に駆られることもあります。スタンピング会社なら、より低価格で高品質な製品が可能です。

2. 一貫性

一部の企業は、一貫した精度はピースごとに1つずつ切断することでのみ保証されると主張しますが、トップクラスの金属企業の多くは、これは真実ではないと同意しています。

大量生産における一貫性は、正確なコンピュータ支援設計（CAD）、適切な工具、熟練したオペレーターによるスタンピングマシン操作、各ピースや部品を検査して製品の均一性を保証する品質管理など、プロセス全体を慎重に制御することで達成できます。

3. 大量生産

これは自明です。大量の高品質製品が必要ですか？ プロジェクトを迅速かつ効率的に管理する機械とツールを備えた会社を雇いましょう。

4. 作業スペースの確保

自社外の会社にスタンピングをアウトソースすれば、自社の事業所でそれらの製品を製造するための時間とスペースを割く必要がありません。また、生産の複雑さに煩わされることなく、ビジネスの他の側面に集中できます。

金属スタンピングの用途

金属スタンピングは、独自の金属加工特性に基づいてさまざまな材料に適用でき、幅広い業界で数多くの用途があります。用途固有の利点を得るために、一般的なベースメタルから希少合金まで、成形と加工が必要となる場合があります。

一部の業界では、航空宇宙、電気、防衛産業などでのベリリウム銅の電気的・熱的伝導性や、自動車産業向けの鋼とその多くの合金の高強度用途が求められます。

金属スタンピング会社を採用している業界には（これに限定されません）：

• 自動車
• 産業機械
• 家電・コンシューマーエレクトロニクス
• 航空宇宙
• 電気
• 通信