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射出成形コストを削減するためのヒント
一般的に言って、プラスチック射出成形のコストには4つの主要なカテゴリがあります。
部品設計
プラスチック材料
ツール
生産・二次加工
1. 部品設計
あなたの部品は現在設計どおりに製造可能ですか?これは、DFMが尋ねて答えることを目指す最初の質問です。ただし、エキスパートDFMは、この基本的なテストだけではありません。コストを最小限に抑えるために、設計者は部品の製造が容易かどうかを知る必要があります。難しいが射出成形できる部品はより高価であり、成形が難しい部品は欠陥のリスクと手直しの必要性を高めます。
射出成形部品がまだ設計段階にある場合、小さな変更はそれほど時間がかからず、完了するのにそれほど時間はかからないため、部品の公差を早期に変更することをお勧めします。金型が作成されると、設計変更には射出成形金型の変更が必要になる場合があり、コストが増加し、プロジェクトのタイムラインが長くなります。製品の発売が遅れると、機会費用も発生します。設計者は、射出成形では複雑さがコストを増加させることを覚えておく必要があります。これらの凹型機能は、固定ポイントまたは位置決めエッジを提供しますが、アンダーカットにより射出成形部品の排出が難しくなり、コストが増加します。
2. プラスチック材料
部品設計にプラスチックを使いすぎていませんか?厚い壁を、サポートにリブを使用したり、ファスナーにボスを使用した薄い壁に置き換えたりすることで、材料の使用量を減らすことができます。壁が厚すぎる(または薄すぎる)と、サイクルタイムが長くなるため、製造コストが高くなります。ただし、壁は機能要件を満たすのに十分な厚さである必要があるため、コストだけが考慮事項ではありません。
材料に関しては、他のコスト削減の決定を下すこともできます。たとえば、アプリケーションの要件に応じて、汎用プラスチックまたは特殊プラスチックが必要ですか?材料には追加の乾燥コストが必要ですか、それとも添加剤に関連する追加コストがありますか?バージンプラスチックをリサイクル素材に置き換えることはできますか?
汎用プラスチックはより安価で、何百もの異なる樹脂から選択でき、それぞれが特定の最終用途特性を持っています。ガラスやグラスファイバーなどのフィラーを含む樹脂タイプなど、同じプラスチック材料のさまざまなグレードもあります。汎用プラスチックは要求の厳しい用途には適しておらず、安価なポリマーでは必要な公差をサポートできない可能性があることに注意してください。ポリマーの価格に加えて、サイクルタイムが長くなるとコストが高くなるため、処理要件も考慮する必要があります。
特殊プラスチックは汎用プラスチックよりもコストがかかりますが、より厳しい要件に適した材料特性と性能特性を備えています。通常、これらのエンジニアリングプラスチックおよび樹脂は、医療、自動車、および電子機器の用途で使用されます。時には、特に厳しい要件では、ポリマーブレンドの使用が必要となることがあります。
3.金型
通常、射出成形金型はアルミニウムまたは鋼でできています。アルミニウムは処理時間が短いですが、アルミニウム金型は摩耗が早く、高い成形温度を必要とするプラスチックには適していません。鋼には、プロトタイピングや少量生産に費用効果の高いものなど、さまざまなグレードがあります。半硬化鋼は軟鋼よりもコストがかかりますが、工具寿命も延びます。
硬化鋼金型は最も高価ですが、より多くの射出サイクルに耐えることができるため、大量生産に最適です。長期間生産される部品を設計する場合、鋼工具は初期費用は高くなりますが、投資収益率(ROI)は高くなります。金型のメンテナンスも重要な考慮事項であり、大量生産や部品の公差が厳しい金型では、より頻繁な改修が必要になる場合があります。
成形品公差を厳しくすると、より高価な金型が必要になるため、本当に厳しい公差が必要かどうかを再検討することをお勧めします。さらに、コスト削減のツーリング戦略には、部品の排出を簡素化し、丸みを帯びた表面ではなく鋭いエッジに金型のパーティングラインを設定することが含まれます。適切なサイズと位置の冷却チャネルを備えた金型も、射出成形コストを削減できます。
冷却チャネルまたは冷却ラインは、金型の均一な冷却と欠陥のないプラスチック部品の製造をサポートします。冷却は通常、サイクルタイムの75%を占めるため、金型メーカーが冷却チャネル設計を最適化し、射出成形機が最適な冷却装置を使用することが重要です。これらの変数は設計者の制御を超えているように見えるかもしれませんが、包括的なDFMは依然としてそれらを考慮に入れています。
4.生産と二次加工
プラスチック射出成形プロセス中、成形機は適切なクランプ圧力、つまり金型を閉じたままにするために必要な力を使用する必要があります。この圧力が十分に高くない場合、金型が時期尚早に開く可能性があります。これにより、部品の表面にフラッシュが発生する可能性があり、除去するために二次処理が必要になる場合があります。
エキスパートDFMは、カスタム挿入やペイントなどの二次処理を最小限に抑える方法も検討します。部品設計を変更したり、別の材料を選択したりすることで、追加のセットアップコストを回避しながら設計目標を達成できます。さらに、射出成形プロセス中に作成された可動ヒンジなどのメカニズムにより、組み立てやその他の二次操作が不要になります。
部品設計
プラスチック材料
ツール
生産・二次加工
1. 部品設計
あなたの部品は現在設計どおりに製造可能ですか?これは、DFMが尋ねて答えることを目指す最初の質問です。ただし、エキスパートDFMは、この基本的なテストだけではありません。コストを最小限に抑えるために、設計者は部品の製造が容易かどうかを知る必要があります。難しいが射出成形できる部品はより高価であり、成形が難しい部品は欠陥のリスクと手直しの必要性を高めます。
射出成形部品がまだ設計段階にある場合、小さな変更はそれほど時間がかからず、完了するのにそれほど時間はかからないため、部品の公差を早期に変更することをお勧めします。金型が作成されると、設計変更には射出成形金型の変更が必要になる場合があり、コストが増加し、プロジェクトのタイムラインが長くなります。製品の発売が遅れると、機会費用も発生します。設計者は、射出成形では複雑さがコストを増加させることを覚えておく必要があります。これらの凹型機能は、固定ポイントまたは位置決めエッジを提供しますが、アンダーカットにより射出成形部品の排出が難しくなり、コストが増加します。
2. プラスチック材料
部品設計にプラスチックを使いすぎていませんか?厚い壁を、サポートにリブを使用したり、ファスナーにボスを使用した薄い壁に置き換えたりすることで、材料の使用量を減らすことができます。壁が厚すぎる(または薄すぎる)と、サイクルタイムが長くなるため、製造コストが高くなります。ただし、壁は機能要件を満たすのに十分な厚さである必要があるため、コストだけが考慮事項ではありません。
材料に関しては、他のコスト削減の決定を下すこともできます。たとえば、アプリケーションの要件に応じて、汎用プラスチックまたは特殊プラスチックが必要ですか?材料には追加の乾燥コストが必要ですか、それとも添加剤に関連する追加コストがありますか?バージンプラスチックをリサイクル素材に置き換えることはできますか?
汎用プラスチックはより安価で、何百もの異なる樹脂から選択でき、それぞれが特定の最終用途特性を持っています。ガラスやグラスファイバーなどのフィラーを含む樹脂タイプなど、同じプラスチック材料のさまざまなグレードもあります。汎用プラスチックは要求の厳しい用途には適しておらず、安価なポリマーでは必要な公差をサポートできない可能性があることに注意してください。ポリマーの価格に加えて、サイクルタイムが長くなるとコストが高くなるため、処理要件も考慮する必要があります。
特殊プラスチックは汎用プラスチックよりもコストがかかりますが、より厳しい要件に適した材料特性と性能特性を備えています。通常、これらのエンジニアリングプラスチックおよび樹脂は、医療、自動車、および電子機器の用途で使用されます。時には、特に厳しい要件では、ポリマーブレンドの使用が必要となることがあります。
3.金型
通常、射出成形金型はアルミニウムまたは鋼でできています。アルミニウムは処理時間が短いですが、アルミニウム金型は摩耗が早く、高い成形温度を必要とするプラスチックには適していません。鋼には、プロトタイピングや少量生産に費用効果の高いものなど、さまざまなグレードがあります。半硬化鋼は軟鋼よりもコストがかかりますが、工具寿命も延びます。
硬化鋼金型は最も高価ですが、より多くの射出サイクルに耐えることができるため、大量生産に最適です。長期間生産される部品を設計する場合、鋼工具は初期費用は高くなりますが、投資収益率(ROI)は高くなります。金型のメンテナンスも重要な考慮事項であり、大量生産や部品の公差が厳しい金型では、より頻繁な改修が必要になる場合があります。
成形品公差を厳しくすると、より高価な金型が必要になるため、本当に厳しい公差が必要かどうかを再検討することをお勧めします。さらに、コスト削減のツーリング戦略には、部品の排出を簡素化し、丸みを帯びた表面ではなく鋭いエッジに金型のパーティングラインを設定することが含まれます。適切なサイズと位置の冷却チャネルを備えた金型も、射出成形コストを削減できます。
冷却チャネルまたは冷却ラインは、金型の均一な冷却と欠陥のないプラスチック部品の製造をサポートします。冷却は通常、サイクルタイムの75%を占めるため、金型メーカーが冷却チャネル設計を最適化し、射出成形機が最適な冷却装置を使用することが重要です。これらの変数は設計者の制御を超えているように見えるかもしれませんが、包括的なDFMは依然としてそれらを考慮に入れています。
4.生産と二次加工
プラスチック射出成形プロセス中、成形機は適切なクランプ圧力、つまり金型を閉じたままにするために必要な力を使用する必要があります。この圧力が十分に高くない場合、金型が時期尚早に開く可能性があります。これにより、部品の表面にフラッシュが発生する可能性があり、除去するために二次処理が必要になる場合があります。
エキスパートDFMは、カスタム挿入やペイントなどの二次処理を最小限に抑える方法も検討します。部品設計を変更したり、別の材料を選択したりすることで、追加のセットアップコストを回避しながら設計目標を達成できます。さらに、射出成形プロセス中に作成された可動ヒンジなどのメカニズムにより、組み立てやその他の二次操作が不要になります。
