CNC 機械加工と射出成形:プラスチック パーツに適した方法は?

製品チームが費用対効果の高い方法で大量のプラスチック部品を生産する必要がある場合、射出成形が実行可能なオプションであるかどうかを検討する可能性があります。射出成形金型には多額の初期投資が必要ですが、金型の耐久性と寿命により、単位あたりの生産コストを劇的に下げることができます。

射出成形は、プラスチック部品を製造するための最も一般的で信頼性の高い方法の 1 つですが、特定のジョブには理想的なプロセスではない場合があります。ありがたいことに、プラスチック部品は、一連の独自の利点を提供するプロセスである CNC 機械加工など、さまざまな方法で製造できます。

CNC 機械加工と射出成形のどちらを選択するかを決定する際、明確な正しい選択と間違った選択が存在しない場合があります。製品チームは、コスト、設計、エンジニアリング要件などの特定のプロジェクト要件に対して、各プロセスのそれぞれの利点と制限を評価する必要があります。ここから始めましょう。

CNC 機械加工と射出成形の主な考慮事項

プラスチック射出成形プロセスでは、熱可塑性樹脂のペレットを加熱し、溶融した材料を加圧ノズルから硬化鋼金型に射出し、冷却後に部品を取り出す、という繰り返しを行います。

対照的に、CNC 機械加工は、切削工具と高速回転を使用して、より大きなワークピースから材料を除去することによって部品を作成するサブトラクティブ プロセスです。これら 2 つの製造方法は、実際のパーツの形成方法に対して非常に異なるアプローチをとっているため、各オプションには独自の利点と考慮事項があります。

本番稼働

重要な要因の 1 つは、生産実行のサイズです。例外はありますが、射出成形は通常、部品が大量に生産される場合にのみ経済的に実現可能です。これは、設計の複雑さに応じて、プロセスで使用される鋼とアルミニウムの金型が非常に高価で製造に時間がかかる可能性があるためです.

金型の耐久性と寿命により、数千から数百万の部品を迅速に製造できるため、金型が完成した後のプラスチック射出成形部品の単価が大幅に削減されます。生産量を増やしても機械加工部品の単価に大きな影響はないため、部品の量が多くなると予想される場合は、射出成形を検討する価値があります。機械加工は、プラスチック射出成形よりもユニットあたりのコストがはるかに高くなりますが、考慮すべき金型ツールがなければ、このプロセスを使用して、より短いタイムラインで少量の部品を作成できます。

デザイン

パーツの設計では、チームの決定を左右する可能性のある別の一連の考慮事項が導入されます。たとえば、特殊な回避策を採用しない限り、CNC 機械加工で鋭い内部コーナーを実現することは非常に困難ですが、射出成形は通常、これらの設計要素をシームレスに適合させることができます。

ただし、カスタム プラスチック射出成形のコストは金型あたり数万ドルから数十万ドルに達する可能性があるため、チームが部品の設計が変更または更新される可能性があると予測している場合は、機械加工の方が適している可能性があります。さらに、CNC 機械加工では、設計の適応と変更がかなり簡単にできますが、射出成形設計の変更には一般に費用と時間がかかります。

素材

各プロセスはさまざまな種類の材料に適しているため、部品の材料も考慮する必要があります。多くの熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、およびゴムやエラストマーなどの柔軟な材料は射出成形に最適ですが、CNC 機械加工は柔らかい材料では精度が失われる可能性があります。一方、より硬く高性能なプラスチックの多くは機械加工しかできません。

公差

部品の精度と公差も別の要因です。公差、または実行可能な部品内の許容可能な物理的変動の量は、最終用途の部品が互いに適合し、意図したとおりに機能することを保証するのに役立ちます.射出成形金型は通常、0.005 インチの標準公差で加工されますが、CNC 機械加工ツールは非常に正確な 0.001 インチ公差でワークピースを切断できます。ただし、公差が非常に厳しい金型の機械加工はすぐに高価になり、プラスチック射出成形のコストが押し上げられるため、多くの場合、部品を直接機械加工する方が効率的です。

表面仕上げ

部品の表面仕上げに関しては、射出成形ではエジェクタ ピンを使用して冷却された部品を強制的に除去するため、製品の表面にわずかな外観上の欠陥が残る場合があります。一部の用途ではこれは問題にならない場合もありますが、製品チームが完全に滑らかな仕上げを必要とする場合、CNC 機械加工はプラスチック部品の理想的な選択肢となる可能性があります。

生産設計に関する専門家の意見を得る

射出成形と CNC 加工はそれぞれ、製品チームにさまざまな強みと落とし穴をもたらします。通常、射出成形によって設計のバリエーションを経済的に実現することは困難ですが、カスタムの CNC プラスチック部品は、特殊な材料を使用して少量で迅速に製造できます。

場合によっては、2 つのプロセスを併用できることに注意してください。パーツ アプリケーションに、追加機能または代替機能も提供する必要があるストック コンポーネントが含まれる場合 (アップグレードされた自動車オプションの場合のように)、金型の費用を最小限に抑える 1 つの手法は、ベースラインの金型を機械加工して、必要に応じてベースライン パーツを作成し、金型を再加工して追加のフィーチャを組み込みます。既存の金型を再加工することは、まったく新しい金型を作成するよりも費用対効果が高く、必要に応じて成形インサートを使用して部品設計を簡単に変更できます。

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