製品設計者必見：板金プロトタイピングの5つの重要ポイント

板金製造業界は世界最大級の産業の一つです。実際、2018年の世界市場規模は2,650億米ドルと評価され、2019年から2025年まで年平均成長率5%で成長が予測されています。

製品設計者、特に消費者製品の設計者にとって、板金プロトタイプ製造が製品開発でいかに貴重かはよくご存知でしょう。しかし、板金がどのように製造されるか、板金構造のベスト設計プラクティスについては不安があるかもしれません。

本記事ではこれらすべてをカバーします。サードパーティ製造業者と取引する前に知っておくべき、板金プロトタイピングに関する5つのことを紹介します。

#1 板金には厚み要件がある

多くの製品設計者のように、板金を「平らなピースとして存在する金属」と説明していませんか？

完全に間違いではありませんが、定義には「平らなピース」以上の意味があります。板金の厚みは通常0.006インチ〜0.25インチの範囲です。0.25インチより厚い金属は「金属板（プレート）」、0.006インチより薄いものは「箔（フォイル）」や「薄板（リーフメタル）」と表現できます。

板金製造では、板金作業者が通常平らな金属ピースから始め、さまざまな製造プロセスを用いて構造体（または製品）に変形させます。主なプロセスには以下が含まれます。

名前の通り、切断プロセスは、CNCレーザーカッター、ウォータージェットカッター、プラズマカッターなどの特殊機械を用いて板金に切り込みを入れることで板金を操作するプロセスです。（関連記事：絶対知っておくべき5種類のCNC工作機械）

板金変形とは、曲げ、伸ばし、引き抜きにより板金の形状を変えるプロセスです。プレスブレーキや金属プレス機などの専用工具を使用します。

プレスブレーキでは板金をさまざまな角度と形状に曲げられます。対照的に、金属プレス機（パンチとダイを備える）では、エンボス、ヘミング、引き抜きなどの特定タスクを実行できます。

組み立てとは、ファスナーまたは溶接により異なる板金部品を接合するプロセスです。溶接プロセスがより一般的で、アーク溶接、電子ビーム溶接など幅広い溶接技術から選択できます。

例えば、2つの直角ブラケットを製造・組み立てたいとします。まず、レーザーカッター、ウォータージェットカッター、プラズマカッターで平らな板金部品に切断と重要フィーチャー（穴など）を作成します。

次に、これらの金属板をプレスブレーキのパンチとダイの間に挟み、90°になるまで曲げます。最後に、これらの部品を溶接（またはファスナーで固定）して、目的のカスタム金属製造プロトタイプを形成します。

板金プロトタイピングがビジネスを支援する最大の理由の一つは、製造における推測を排除することです。これらのプロトタイプはあなたの設計コンセプトの物理的サンプル（モックアップモデル）として機能し、製造開始前から設計性能をテストし、欠陥を早期発見できます。

板金プロトタイプ製造の初期コストをデメリットと見る向きもあります。しかし、大きな絵を見逃している可能性があります。例えば、製造に全力投資した結果、エラーだらけの一括ユニットが完成したら、いくら多く費やすことになるか想像してみてください。

ほぼすべての一般的な工学材料が板材形態で使用されます。アルミニウム、ステンレス鋼、銅、マグネシウムなどが含まれます。適切な選択は、あなたが期待する最終用途特性と製品要件に依存します。

軽量で高強度、耐熱性、耐食性が必要ならアルミニウムを選択すべきです。強度、機械加工性、良好な表面仕上げのバランスを求めるならステンレス鋼と銅が最適です。

マグネシウム板金も高強度と耐久性を備え、軽量（アルミニウム密度の約3分の2）です。しかし、高い可燃性を持ち、製造中（および製造後）に重大なリスクをもたらします。絶対に必要でない限り、マグネシウム板金は避けるべきです。（関連記事：マグネシウムCNC加工：安全上の懸念とは？）

以下の設計プラクティスは、板金プロトタイプ製造時の製造コスト削減とリードタイム短縮に役立ちます。

ゲンスン・プレシジョン・マシニングは約20年にわたり、幅広い業界に高品質な板金迅速プロトタイピングサービスを提供してきました。当社の製造工場は、レーザー切断、プロトタイププレス、曲げ、溶接など多様なプロセスで、コスト効率の良い板金プロトタイプ作成を支援します。

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