イントロダクション
プラスチック射出成形は、様々な部品やコンポーネントの製造を可能にする、産業界における基幹的なプロセスの一つです。他の製造方法と比較して比類のない汎用性と品質で知られ、多くのメーカーにとって依然として最適な選択肢となっています。しかしながら、この技術に関して常に懸念されているのが、そのコストです。本稿では、プラスチック射出成形のコストに影響を与える様々な要因を掘り下げ、プロセス全体のコストを削減するための手法について概説します。
射出成形コストに関連する要因
プラスチック射出成形のコストはプロセスごとに異なるため、決して一定ではありません。カスタム射出成形のコストは、数千から数十万までさまざまです。射出成形コストに関連するいくつかの要因については、以下で説明します。
- 成形ツールのコスト:
成形金型はこの工程において高価な設備です。一度の投資ではありますが、工程全体のコストを決定する上で非常に重要な要素です。金型は一般的に、CNC加工、放電加工（EDM）、3Dプリンティングによって製造されます。CNC加工技術は、鋼鉄やアルミニウムの金型の製造に用いられます。この工程では、高精度でアルミニウム金型を製造するためにCNC材料除去技術が適用されます。EDMは、高精度で複雑な部品を製造するのに適しています。放電加工では、金属ワークピースを溶融し、非常に高い精度で成形します。しかし、金型を迅速かつ効率的に製造するには、3Dプリンティング方式が用いられます。この方式では、ほとんどの技術で熟練した作業員を必要としないため、金型コストが大幅に削減されます。3Dプリント金型は非常にコスト効率が高いものの、収縮が発生する可能性があり、寸法やサイズに制限がある場合があります。
- 設備コスト:
プラスチック射出成形のコストは、使用する装置の種類によっても決まります。この工程に使用される設備は小型のものから大型のものまであり、機能や仕様も異なります。このプロセスで使用される装置の種類は、電動射出成形機、油圧式射出成形機、ハイブリッド射出成形機です。
電動射出成形機の初期予算は高額になる可能性がありますが、少ないエネルギーで動作するため、運用コストの面では節約されます。電動射出成形機はエレクトロサーボモーター機構を利用しており、正確ですぐに使用できます。油圧機械は油圧ポンプによってその機能を果たします。低コストで、一貫した排出と注入を実現できます。ただし、運用には大量のエネルギーを消費するため、運用にコストがかかる可能性があります。一方、ハイブリッド射出成形機は、油圧機械と電気機械の両方の特性を組み合わせています。サーボモーターと油圧ポンプによって分配されるオイルを利用して、機械内のコンポーネントに油圧を生成します。これらの機械は、同等の機械と比較して、高いエネルギー効率と精度で反復可能な操作を実現します。
- プラスチック樹脂と添加剤のコスト:
プラスチック射出成形機では、PC、PE、PU、ABS などの広範囲のプラスチック樹脂が使用されます。その入手可能性、価格、特性は、プラスチック射出成形の全体的なコストを決定する上で非常に重要です。プラスチックの最終的なコストは、デザインの種類と使用量によって決まり、通常は 1 kg あたり数ドルまで増加します。
- 射出成形部品のコスト:
射出成形部品のコストは、金型の複雑さによって決まります。これには、射出成形コンポーネントの設計、サイズ、容量に関連するコストが含まれます。金型を作成する場合、部品が準備されていないため、表面仕上げ、ブラスト、研磨などの仕上げ工程に応じた追加コストが発生することがよくあります。
- 人件費：
このプロセスの重要なコストは、プラスチック射出成形の設置、メンテナンス、運用コストを含む人件費です。設置コストは、各設置フェーズに関連するコストで構成されます。メンテナンスと運用のコストはわずかですが、プラスチック射出成形プロセスの全体的なコストに大きな影響を与える可能性があります。
プラスチック射出成形のコスト削減
メーカーはプラスチック射出成形の全体コストの削減を求めています。簡単な方法は、金型の数量を増やすことで、金型コストを大幅に削減することです。このプロセスの全体的なコストを削減する方法は他にもあります。
- 製造向け設計 (DFM) 分析:
DFM は通常、プラスチック射出成形の全体コストを下げるためにメーカーによって使用されます。 DFM では、製造された部品はクライアントの予算内で設計され、必要な目的を満たします。さまざまな科学的手法を使用して効率的な設計とプロセスを決定し、コスト削減につながります。
- 複雑さの少ない部品と汎用金型の使用:
プラスチック射出成形のコストを下げるもう 1 つの方法は、部品の全体的な設計を簡素化することです。これにより、複雑な金型の製造に関連するコストが削減され、コンポーネントの余分な機能が削除されるためコストが節約されます。このようなプロセスでは、金型の製造コストを下げることができるユニバーサル金型も使用できます。
- 射出成形材料とインサート金型の選択:
射出成形材料の選択も、プラスチック射出成形のコストに影響を与える可能性があります。ABS樹脂やポリプロピレンを使用することで、製造コストを大幅に削減できます。コスト削減のもう一つの方法は、インサート射出成形を使用することです。これは、プラスチックにねじ山を付けて金属部品と接合する必要がないためです。
- 金型内のキャビティの数を減らす:
金型内のキャビティの数はコストに直接比例します。したがって、金型のコストを削減するために、メーカーはキャビティの数が最小限の金型を探します。このプロセスでは、キャビティを除去できる領域を特定して部品に最適化された設計を提案するモールドフロー解析が非常に重要です。
- 自己嵌合部品の使用:
自己嵌合部品の使用により、プラスチック射出成形の全体的なコストも削減できます。設計プロセスを簡素化することで射出成形コストを節約できます。自己嵌合部品は 180 度回転させて取り付けることができるため、XNUMX つの半金型を使用して部品全体を作成できます。
結論
射出成形は製造業界で最も一般的なプロセスの 1 つであり、コスト削減の取り組みの焦点となることがよくあります。テクノロジーの進歩に伴い、メーカーは設計プロセスをますます最適化し、それによって全体のコストを削減しています。
