自分に適したプラスチック製造プロセスは?

プラスチックは非常に用途の広い製造材料のファミリーです。中には柔らかくて柔軟なものもあります。他のものは硬くて耐衝撃性があります。この幅広い物理的特性により、用途に関係なく、プラスチック部品の製造は一般的に時間効率と費用効率が高いことが保証されます。

部品が革新的なアームチェアのデザイン、電動工具の部品、または義肢の作成に使用されているかどうかにかかわらず、最終用途に関係なく、デザイナーとエンジニアは、ニーズに合った適切な製造プロセスを選択する方法を知っていることが重要です.

プラスチック製品製造の種類

プラスチックにはさまざまな形状、サイズ、耐久性、色があることを考えると、プラスチック部品の製造を可能にするさまざまな製造プロセスがあることは当然のことです。ここでは、最も一般的ないくつかについて簡単に説明します。

3D プリント

このプロセスでは、CAD 設計とモデルを使用して、部品が完全に形成されるまで生産材料の層を一度に追加することにより、3 次元部品を作成します。 3D プリントの主な利点は、他の製造プロセスと比較して、設計上の制限がはるかに少ないことです。これにより、複雑な形状の部品を作成するための特に経済的な方法になります.

たとえば、エンジニアがミルヘッドが狭い場所に到達する方法や、部品のジオメトリの詳細を作成するために必要なツールのサイズを考慮する必要がある CNC 機械加工とは異なり、3D プリントでは、次のような複雑な設計機能が可能です。湾曲した内部チャネル — ツールなしで作成されます。

アディティブは、他の製造プロセスでは効率的に作成することが困難または不可能な複雑な設計が可能です。また、後で組み立てられる複数のコンポーネントとしてではなく、1 つのソリッド ピースとしてパーツを作成することもできます。

CNC 加工

このプロセスでは、フライス盤、旋盤、ドリルなどのコンピュータ制御の切削工具を回転させながら使用してプラスチック部品を作成します。

付加製造プロセスとは異なり、CNC 機械加工はサブトラクティブ プロセスです。つまり、最終的にワークピースと呼ばれる完成品になるブロックから材料が徐々に除去されます。 CNC 機械加工には 2 つの大きなカテゴリがあります。固定工具と回転部品を使用する旋盤加工。

CNC 機械加工は、成形が困難な部品や厳しい公差を必要とする部品を作成するための効果的な代替手段となり、ブッシングやギアなどの特定の最終用途製品の試作と作成の両方に理想的な方法となります。ただし、部品の複雑さは、機械加工プロセスを使用する場合、部品あたりのコストを急速に増加させる可能性があり、特定の幾何学的形状 (湾曲した内部チャネルなど) は、サブトラクティブ マニュファクチャリングを使用して作成することが不可能ではないにしても困難になる可能性があります。

射出成形

名前が示すように、このプロセスでは、加圧溶融熱可塑性材料を硬化鋼またはアルミニウムの金型に射出します。これらの金型は幾何学的に複雑になる可能性があり、公差が厳しく、反復精度が高く、高品質の表面仕上げを備えた部品が得られます。これらすべてにより、射出成形は大量生産に効果的なプロセスになります。

射出成形は、ツールを用意して実行を開始するのに費用がかかります — 金型の作成には費用がかかり、数か月かかる場合があります — 他のプラスチック製品製造プロセスは、大量生産を迅速に実行する能力に匹敵し、コストを大幅に削減できません。

押出成形

押出成形プロセスは、部品を作成するために溶融プラスチックを必要とするという点で射出成形に似ています。ただし、溶融材料を金型に射出するのではなく、押出システムは、プラスチックに固定形状を与える金型を通してプラスチックを押し込みます。

プラスチック パイプ、ストロー、側溝、ドア枠、ホース、およびその他の対称部品は、押出システムで効率的に製造できます。押し出し成形部品は、単純な形状であるため、多くの場合、製造コストと工具コストが低くなります。

ウレタン鋳造

ウレタン鋳造工程では、最終的な部品設計のマスター パターンからシリコン型を作成します。金型が固まり、マスター パターンが取り除かれると、金型を使用して、高レベルの精度と精度、および良好な表面仕上げで部品の個々のコピーを作成できます。

キャスト ウレタン シリコン型は、射出成形に使用される硬い工具を使用したものよりも耐久性が劣りますが、はるかに迅速かつ費用対効果の高い方法で作成できます。これにより、ウレタン鋳造は、短納期での少量から中量生産に適した選択肢となります.

真空成形

真空成形では、真空を使用して、加熱された可鍛性プラスチックのシートを片面金型に押し込みます。耐衝撃性ポリスチレン シートなどの熱可塑性樹脂で一般的に使用されるこのプロセスは、保護カバー、道路標識、味や匂いに敏感な製品のパッケージなど、さまざまな形状の耐久性のある製品を作成するために使用されます。

回転成形

回転成形プロセスでは、粉末状の樹脂を充填した中空の金型を加熱および冷却しながら回転させます。これにより、壁が均一にコーティングされ、たるみや変形がなくなります。これは、通常、追加の表面仕上げを必要としないプラスチック タンクやコンテナなど、肉厚が均一で安定性の高い部品を作成するための効果的な方法です。

プラスチック部品を製造する際の考慮事項

幅広い製造プロセスが利用できるため、部品に最適なプロセスを選択することが重要です。留意すべきいくつかの考慮事項を次に示します。

素材

実行可能な材料を選択する際には、部品の用途が主な考慮事項であり、問​​題の部品に最も有益な物理的特性を判断することは、材料の選択を絞り込むのに役立ちます。

ただし、一部の材料は特定の製造プロセスに最適であることに注意することが重要です。たとえば、弾力性のある低デュロメーター ポリウレタン パーツは、ウレタン キャスティングで簡単に製造できますが、3D プリントとなると非常に扱いが難しくなります。場合によっては、製造方法を戦略的に選択することで、目的の材料特性を改善することさえできます.

フォーム

厳しい公差要件、独自の内部機能、高度な形状の複雑さなどの要因は、どの製造プロセスが最も経済的で効率的かを判断するのに役立ちます。パーツが特定のプロセスを必要とする場合、生産の費用対効果を最適化するために、製造設計 (DFM) の改訂が必要になる場合があります。

リードタイム

生産時間はプロセスによって大きく異なる可能性があるため、最終製品の締め切りは、最適な製造方法を決定するのに役立ちます。パーツとマシンによっては、一部の 3D プリンターは数時間以内に完成した実行可能なパーツを作成できます。スペクトルの反対側では、実際の射出成形プロセスは非常に高速ですが (多くの場合、1 分未満のサイクル タイムを達成できます)、金型の完成までに数か月かかる場合があり、生産スケジュールが長くなります。

ボリュームとコスト

留意すべき最後の主要な要素は、必要な生産量です。射出成形システムは高額な初期費用を必要とするため、大量生産には経済的ですが、試作には費用対効果が低くなります。 CNC 機械加工などの他のプロセスは、初期コストは低くなりますが、関連する手作業の量によっては、部品あたりのコストが簡単に高くなる可能性があります。生産量と費用対効果の適切なバランスを見つけることが重要です。

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利用可能なさまざまなプラスチック製造プロセスは、プラスチックの多用途性を物語っています。特定の部品の適切なプロセスは、部品の用途、設計、生産量、リード タイムなど、さまざまな要因に左右されます。

Fast Radius では、お客様と緊密に協力して、お客様の部品が最も効果的かつ効率的な製造プロセスで製造されるようにしています。私たちの仕事について質問がある場合、または生産を開始する準備ができている場合は、今すぐご連絡ください。

当社のリソース センターで、当社が提供するプラスチック製造およびその他のサービスの詳細をご覧ください。そこでは、頑丈で生体適合性のある多目的ポリウレタンから、ゴム状で柔軟なエラストマー ポリウレタンまで、利用可能なさまざまな種類のプラスチックについても読むことができます。

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