樹脂部品設計|なぜ「樹脂部品設計」は金属に比べて難しい?その理由をお話しします。

投稿日:2021年7月16日


 
前回のコラムでは、
アップル社の元CEOであるジョブズが製品の側面につく「抜き勾配をゼロ」にした具体的な手法についてメールいたしました。

このような方法は、通常ですと製造コストが上がってしまう非常識な成形法になりますので、マネすることはできませんね。

特に初心者の方には、業務の中で役立つ、という以前の知識になります。
ですので、こちらの話は一つのトピックとして捉えていただき、それよりも、まずは「一般的な知識(技術)」の習得を目指してください。

 

さて、それでは早速ですが樹脂部品の設計についてお話を進めていきます。

あなたは、樹脂部品設計について「難しい」というイメージはないでしょうか。とくに、金属部品の設計と比べて分かりづらいと感じていませんか?

 

実は、樹脂部品設計は削りだしで作る切削部品の設計と比較すると、「考慮しなければならない要素」がたくさん存在します。

その1つは、ここまでのコラムでもお伝えしたとおり、通常、樹脂部品を作るには『金型』が必要でありその金型を考慮して、設計をすることが必要になることです。

 

そして、もう1つ考慮しなければならない要素として樹脂ならではの「特性」があります。

樹脂は金属とは「大きく異なる特性」を持っています。

例えば、金属材料で一般に広く使用されているものに「SS400」がありますね。この材料は、JISで強度などの物性値が規格化されており、引張強度は 400 ~ 510 MPa となっています。

これは、どこのメーカーの SS400 を買ってきても強度は 400MPa以上 が保証されている、ということになります。

 

樹脂ならではの「特性」について

一方、金属と比べて、樹脂はJISで物性値が規格化されていないのです。

ですので、例えば、同じPP(ポリプロピレン)という樹脂であっても強度はさまざまです。

例えば、先ほどと同様に引張の強度(降伏応力)をざっと調べてみると、「26~41MPaと幅広い」です。

メーカーのカタログに強度の数値が記載されてはいますが、その数値は、保証されたものではありません。

 

実際、メーカーのカタログをよく見てみると、「本製品の当該用途への適用結果を保証するものではありません」のように記載があります。

このような記載があるのは、試験方法、成形条件、金型、あるいは設計値によっても「材料の強度が変化」するからです。

私自身も樹脂部品の設計について10年ほど経験があります。
その際、金属から樹脂化する際に強度の不足分を寸法増加で対処しましたが、理論通りにはいきませんでした。

このように、樹脂部品設計は、金属と比較して設計を難しくしている要素が多いため、設計者の悩みの元になっています。

あなたが、これから樹脂部品設計のスタートラインに立とうとするには、

・プラスチックの特性
・金型コストを抑えるための考え方
・成形不良と設計の関係

など、

材料、金型、成形の各方面から総合的に設計手法を身につけることが大切になります。

 

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