マルチキャビティ射出成形の選択：あなたのプロジェクトに最適か？

プラスチックパーツを製造するなら、射出成形を採用する可能性が高いでしょう。この精密製造プロセスは、中〜大量の同一プラスチックパーツをコスト効率よく生産できるため、CNC加工やウレタン鋳造などの製法より優れていることが多々あります。

しかし、金型製作は時間とコストがかかるプロセスなので、最初から適切な金型を選ぶ必要があります。状況によっては、1サイクルで1製品を生産するシングルキャビティ金型が適していますが、複数製品を同時に生産できるマルチキャビティ金型が最適なケースもあります。

本記事では、マルチキャビティ射出成形の基本（メリット・デメリット・ユースケース）を解説し、あなたのプロジェクト要件にマルチキャビティ金型が最適か判断できるよう支援します。

マルチキャビティ射出成形とは？

マルチキャビティ射出成形は、1サイクルで2つ以上の同一パーツを成形する射出成形の一形態です。マルチキャビティ金型は2〜164キャビティを含み、通常は倍数（2, 4, 8, 16, 24, 32…）で増やします。スタック金型（パーツを造形するツーリングの鏡像を含む金型）は、最終的に同一パーツを生産するためマルチキャビティ金型に分類されます。一方、ファミリー金型（サイズや外観が似ているが同一ではない複数パーツを生産する金型）はマルチキャビティ金型には分類されません。

マルチキャビティ射出金型は、消費財、医療、自動車など様々な業界の多様な製品に使用されています。

製品チームは、設計検証のためにシングルキャビティ金型から始め、その後マルチキャビティ射出金型へ移行することがよくあります。シングルキャビティ金型は安価で製作が速いです。しかし、最初からマルチキャビティ金型を採用すべきケースもあります。大量の同一パーツをシングルキャビティ金型で製造すると、サイクル数、機械時間、コストが増大します。マルチキャビティ金型なら、より少ない時間でより多くのパーツを、より低い単価で生産できます。

Fast Radiusでは一般的に、推定年間生産数（EAU）が10,000超なら2キャビティ、50,000超なら4キャビティ、100,000超なら8キャビティを推奨しています。

マルチキャビティ射出成形のメリットとデメリット

複数キャビティを持つ金型は、シングルキャビティに比べていくつかの利点があります。マルチキャビティ射出金型はサイクルタイムをより効率的に活用できるため、時間あたりの生産数が増えます。この生産効率の向上により、旺盛な消費者需要に速やかに対応できます。マルチキャビティ金型の初期コストは高いものの、単価を下げ、大量生産ランでのコスト削減に貢献します。

シングルキャビティやマルチキャビティ金型の設計には、様々なランナー技術が用いられます。コールドランナーは通常、試作金型で初期投資を抑えるために使われます。しかし、材料廃棄が増え、余剰材料を再粉砕してプロセスに戻すか廃棄するコストが発生します。ホットランナー技術は、実証済み設計でサイクルあたりの材料廃棄を減らすために通常採用されます。ほとんどのマルチキャビティ金型はこの技術を用います。

しかし、マルチキャビティ射出成形にも欠点があり、まず金型製作コストそのものが挙げられます。マルチキャビティ金型は、より多くの材料、エネルギー、時間、労力を要するため、シングルキャビティ金型より多額の初期投資が必要です。予算が限られていたり、低ボリューム生産を計画している場合は、シングルキャビティ金型の方が現実的かもしれません。

マルチキャビティ金型の製作には、シングルキャビティより時間がかかります。製品を市場に速く投入したいなら、シングルキャビティ金型や、より短いリードタイムの他製造法が最適かもしれません。また、マルチキャビティ金型はメンテナンスコストとリスクが高く、タイム・トゥ・マーケットを延ばす可能性があります。一つのキャビティに欠陥や破損が生じると、金型全体の効率が落ちたり、使用不能になったりするからです。

また、マルチキャビティ射出成形では、リピータブルなパーツを得るために「充填バランス」への深い理解が必要です。シングルキャビティ金型しか扱ったことのないメーカーは、マルチキャビティへの移行時にラーニングカーブに直面します。マルチキャビティ金型内のすべてのコンポーネントが極めて精密で、比較可能なサイズのゲートを持つことを保証する必要があります。

マルチキャビティ射出成形の主要考慮事項

シングルキャビティとマルチキャビティ金型のどちらを採用するか決める際は、希望生産ボリューム、予算、リードタイムを考慮する必要があります。マルチキャビティ金型は高コストで製作に時間がかかるため、小ロット生産と限られた予算には不向きです。しかし、同じ期間でシングルキャビティより多くのパーツを生産できるため、中〜大規模生産ランに最適です。

その他の設計変更には以下が含まれます：

• キャビティ数の決定。金型の冷却システムが、与えられたパーツ形状に対して可能なキャビティ数に影響するため
• 対称設計の採用。冷却と流動効率が向上するため
• ゲートタイプと配置、ベント、溶融プラスチックの流れに細心の注意を払う。金型が大型化・複雑化するにつれて重要になるため

マルチキャビティ射出成形のコスト面

パーツのサイズ・複雑さ、金型材料、キャビティ数など、あらゆる要素がマルチキャビティ射出金型の価格に影響します。一律の価格ガイドはありませんが、一般的にキャビティ数が多いほど必要なリソースが増え、製造コストが上がります。メンテナンスコストも高くなります。製造パートナーが複数キャビティを維持管理する必要があるためです。

しかし、大量生産ランではマルチキャビティ金型が大きな投資対効果をもたらします。機械加工、労働、セットアップ時間を節約し、単価を安く抑え、より短時間で多くのパーツを生産できるため利益を最大化できます。マルチキャビティ金型には多額の初期投資が必要ですが、長期的には時間とコストを節約できます。

ロボティクスや自動化の活用、必要生産数の明確な把握により、さらにコスト削減が可能です。例えば、需要増が見込めるなら、シングルキャビティ金型を作ってからマルチキャビティへ移行するのではなく、最初から高キャビティ化で始めるのが合理的です。

Fast Radiusでのマルチキャビティ成形

マルチキャビティ金型は時間とコストを節約できますが、すべてのプロジェクトに最適とは限りません。射出金型の製作には多大な時間とコストを投じるため、期待される需要を把握した上で、シングルかマルチキャビティかを決める必要があります。そうでなければ、シングルキャビティ金型を作ってすぐマルチキャビティに切り替えるために追加コストをかけたり、シングルで十分な需要なのに高価なマルチキャビティ金型に投資したりすることになりかねません。

EAUが分かっていれば、Fast Radiusのような経験豊富な設計・製造パートナーが、あなたのプロジェクトに最適な金型タイプの判断を支援できます。弊社はあなたのアイデアを実現する準備ができており、金型材料、パーツ材料、金型設計などについてもアドバイス可能です。コスト効率よく高品質なパーツを作れるよう支援します。射出成形でよくある失敗を避けるお手伝いもできます。今すぐお問い合わせください。

射出成形設計のベストプラクティス、後処理オプションなどについては、リソースセンターをご覧ください。

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