薄肉射出成形設計のヒントとコツ

射出成形は、企業が品質を犠牲にすることなく比較的低い部品あたりのコストで大量生産を可能にする、一般的で用途の広い製造プロセスです。再現性が高く、厳格な機械的および寸法要件を満たす強力なコンポーネントを製造できます。

企業が特定の自動車部品や携帯電話ケースなど、薄肉のプラスチック部品を製造する必要がある場合、薄肉射出成形に頼ることができます。ただし、薄肉の射出成形では新たな課題が生じるため、薄肉の製品を設計する場合は特に注意が必要です。この記事では、薄肉射出成形の基本、その一般的な用途、および射出成形設計のヒントについて説明し、順調に旅を始めることができるようにします。

薄肉射出成形とは

薄肉射出成形は、射出成形の特殊な形式であり、メーカーは構造的完全性を犠牲にすることなく、より薄く軽量な部品を作成できます。従来の射出成形ではなく薄肉射出成形を選択することで、企業は材料を節約し、生産性を高め、部品あたりのコストを削減し、輸送関連の燃料使用量と二酸化炭素排出量を削減できます。

薄肉のプラスチック部品は冷却する材料が少ないため、サイクル タイムが大幅に短縮され、納期が短縮されます。実際、壁の厚さを大幅に減らすと、サイクル時間が半分に短縮される場合があり、企業が顧客の手に製品をより早く届け、運用コストを節約するのに役立ちます。さらに、壁が薄いということはプラスチックが少なくなることを意味するため、企業は材料に関してコストを節約でき、容器や包装の場合は製品のためにより多くの空きスペースを残すことができます。

ただし、薄肉射出成形にはいくつかの課題があります。 1 つは、注入プロセスがより複雑であることです。すべての薄いキャビティに溶融材料を充填し、凍結を防ぎ、意図したとおりに成形品を製造するには、より高い圧力とより速い成形速度が必要です。たとえば、標準的な壁のコンポーネントは 2 秒で充填できますが、壁が 25% 薄い同じ部品はわずか 1 秒で充填する必要がある場合があります。さらに、パーツの排出を容易にするために、追加の手順を実行し、ゲートを慎重に設計する必要がある場合があります。

製造における薄肉射出成形の一般的な用途

製造業者は、食品に安全な包装から医療機器の包装まであらゆるものを作成するために使用できるため、プラスチック包装に関しては薄肉射出成形に頼ることがよくあります。薄肉射出成形のその他の一般的な用途には、携帯電話の部品、プラスチックの蓋と容器、電子機器の筐体、注射器、医療機器の部品などがあります。自動車、建設、電化製品、および航空宇宙産業でさえ、部品およびコンポーネント アセンブリに薄肉射出成形を使用しています。

薄肉射出成形設計のヒントとコツ

壁が薄いと材料の流れの問題が発生することが多く、成形されていない領域が発生する可能性があります。薄い壁に関連するその他の一般的な問題には、不均一な冷却、反り、ひび割れ、表面的な質感の不一致、弱いニット ラインまたは破断点などがあります。

これらの問題を回避し、可能な限り最高のパーツを作成するには:

資料に注意してください

材料の選択は射出成形にとって常に重要ですが、薄肉の部品を作成する場合には不可欠です。ポリカーボネート (PC) などの一部の材料は粘着性があり、薄肉の金型への充填が困難になります。ただし、特定の熱可塑性樹脂は、高密度ポリエチレン (HDPE)、低密度ポリエチレン (LDPE)、ナイロン (PA)、ポリプロピレン (PP) など、金型の狭い部分をより容易に流れます。液状シリコーン ゴム (LSR) も簡単に充填できますが、金型のパーティング ラインに沿ってバリが発生するリスクが高くなる可能性があります。

薄肉射出成形に万能の材料はないため、材料を比較する際は、部品の形状と用途のニーズを考慮してください。また、高速射出時に金型の摩耗を加速しない材料を選択するようにしてください。

金型の材料を検討してください

製品の材料を考慮することに加えて、金型の材料を慎重に検討する必要があります。 P20 鋼は従来の射出成形用途でよく使用されますが、薄肉の射出成形部品に関連する高圧、摩耗、侵食に耐えるには強度が不十分な場合があります。代わりに、718、H-13、D-2、または別の頑丈な鋼など、より堅牢な材料が必要になります.

堅牢な素材で作られたツールは、P20 で作られたツールよりも 30% ～ 40% 多く支払うことになる可能性があることに注意することが重要です。ただし、その追加コストは、ツールのパフォーマンスと寿命の向上によって簡単に相殺できます。

均一な肉厚

可能であれば、デザイン全体の肉厚が均一であることを確認してください。これにより均一な冷却が可能になり、反り、ヒケ、フロー ライン、およびショート ショットを防ぐことができます。最良の結果を得るには、壁の厚さを 0.9 mm (0.0354 インチ) 以上に維持してください。

リブまたはガセットを追加する

パーツを強化したり剛性を高めたりする必要がある場合は、パーツの設計にリブを含めることができます。肋骨は通常、支えている壁の半分の厚さですが、壁の厚さが 1mm 未満の場合、肋骨は壁と同じ厚さになることがあります。ただし、リブが壁と交差する場所にヒケやリードスルーが見える場合があります。

リブの設計を誤ると、反り、ヒケ、ボイド、破損が発生し、必要以上にトラブルが発生する可能性があります。これらの問題を回避するには、リブを肉厚の 60% 以下に設計し、底面の半径を小さく保ち、リブの間隔を肉厚の 3 倍にし、抜き勾配を 1° 以上にします。

リブを厚くせずに薄いリブの壁を補強したい場合は、ガセット (またはクロス サポート リブ) を追加し、同じ一連のガイドラインに従います。

半径を含める

尖った角は、突き出しプロセス中に部品が金型にくっつく可能性があるため、射出成形には決して適していません。また、充填にはより多くの圧力が必要であり、十分な圧力がないとボイドが生じる可能性があるため、半径を含め、内側と外側のコーナーとエッジを丸くすることが重要です。薄肉のプラスチック射出成形では、金型キャビティが非常に狭いため、材料のスムーズな流れときれいな排出を確保するために、鋭利なコーナーやエッジを避けることがさらに重要になります。

気温に注意

金型温度は射出成形プロセスの鍵であり、最終製品の外観と感触に大きな影響を与える可能性があります。金型が高温になると、射出されたプラスチックが流れやすくなり、表面品質が向上します。

冷却に関しては、非ループ冷却管をコア ブロックとキャビティ ブロックに直接配置して、金型の表面温度を可能な限り一定に保ちます。さらに、冷却剤の温度を下げるのではなく、ツールを通過する冷却剤の量を増やし、供給冷却剤と戻り冷却剤の温度差が華氏 10 度未満であることを確認してください。

慎重にゲートを設計する

薄肉射出成形では射出速度と圧力が高くなるため、ゲートの摩耗と材料のせん断を最小限に抑えるために、ゲートは成形品の壁よりも大きくする必要があります。これにより、充填が完了する前にフリーズオフが発生するのを防止または排除することもできます。ゲートがピンポイント、ホット ドロップ、またはスプルーで薄い壁に接続している場合、ゲート ウェルを含めることで、ゲートの応力を軽減し、充填プロセスを改善できます。

薄肉のプラスチック パーツの収縮は最小限に抑えられるため、補強リブ、エッジ、およびボスの抜き勾配を大きくすることもできます。

Fast Radius を使用した薄肉パーツの作成

薄肉射出成形は、企業が部品重量と材料消費量を削減するのに役立つだけでなく、コストとサイクル タイムの削減にも役立ちます。ただし、材料の流れの問題、不均一な冷却、およびその他の問題を回避するために、これらのヒントとコツに従う必要があります。

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