3Dプリント vs シリコン成形 vs スチール型

3Dプリント、シリコンモールディング、スチールモールド、どれがあなたに最適なソリューションですか?

新製品開発において、3Dプリント、シリコン成形、スチール成形のどれを選ぶかお悩みではありませんか?この記事では、3つの主要プロセスを分析し、製品開発の段階や市場規模に応じて、最適な製造方法を選択する方法を明確にご説明します。それでもご不明な点がございましたら、この記事の最後に記載されている当社の専門エンジニアまでお問い合わせください。お客様のニーズに合わせた新製品開発ソリューションをご提供いたします。

 

3Dプリンティング——金型コストゼロのアジャイル開発

3D プリンティングとは何ですか?

 3Dプリント 金型を必要とせず、材料(プラスチック/樹脂/金属)を層状に積み重ねることで直接3次元立体を構築するプロセスであり、設計の自由度を最大限に高めます。デジタルモデルに基づいて、材料を積み重ねながら物体を製造するプロセスです。CNC切削加工(減算型材料製造)や鋳造(等材料製造)とは異なり、主流のプロセスは、熱可塑性プラスチックのFDM溶融押出、液状樹脂のSLA UVレーザー硬化、ポリマー粉末のSLSレーザー焼結という3つの材料積層方式で構成されています。成形されたブランクに後処理を施すことで、完成部品が得られます。

3Dプリントサービス

顧客が提供する必要のある情報は何ですか?

新規設計の製品に3Dプロトタイピングが必要な場合は、3Dモデル(STP/IGS形式)とパラメータ要件(寸法公差、表面処理要件(塗装/メッキ)、機能要件(耐熱/耐衝撃性)、最終製品の適用シナリオ)など、必要な資料をご提出ください。当社のエンジニアがお客様からご提供いただいた情報を分析し、専門的な製造実現可能性のご提案をさせていただきます。3D図面を作成できるデザイナーがいない場合は、Grandshineが製品設計サービスも提供いたします。

3Dプリントに適した製品タイプ

3Dプリントプロセスは、主に製品開発の初期段階で、製品設計コンセプトの検証、製品構造の分析、基本機能のデモンストレーションに使用されます。3Dプリントは、骨格部品、医療機器、手術ガイド、歯科模型など、従来のプロセスでは実現できなかった形状構造を実現でき、低コストで製品設計の実現可能性を実証できます。

3Dプリントで生産できる材料?

低コストで迅速な試作が可能な3Dプリントは、PLA、ABS、ナイロン、PETGなどのプラスチック製品、PC、PP、PEEKなどの高強度・耐熱性製品、感光性樹脂、そして高精度で滑らかな表面を持つ標準樹脂製品など、幅広い用途に対応可能です。3Dプリントに必要な材料が不明な場合は、製品の用途シナリオと必要な試験項目を当社のエンジニアリングチームにご説明いただければ、専門的なアドバイスを提供いたします。

3Dプリントのメリットとデメリット

3D プリントの利点は、金型コストゼロで製造できること、1 個から注文でき 5 日以内に迅速に納品できること、低コストで製品設計を迅速に正当化できること、複雑な構造を一度にサポートできること、設計の変更や更新ができることです。

 

しかし、3Dプリントには、1個あたりのコストが高い、量産効率が低い、一部の製品では機能テストや量産ができないなど、明らかな欠点もあります。製品が設計の初期段階にある場合は、3Dプリントを活用して製品設計のデモンストレーションや複数回の修正・調整を行うことができます。小ロットの試作が必要な場合は、Grandshineのシリコーン成形サービスをご検討ください。

 

シリコン成形——小ロット試作に最適な選択肢

シリコン成形とは何ですか?

シリコン再成形 (真空射出成形、シリコンソフトモールドとも呼ばれます)は、3Dプリントした試作品部品をマスターモデルとして、シリコンモールドを複製し、真空環境下でそのモールドを用いて少量のプラスチック部品を鋳造する手法です。その主な目的は、高価な鋼製金型を必要とせず、少量の試作(数十個から数百個)のニーズを満たすことです。これにより、市販前のテストや製品化前のユーザーエクスペリエンスのために、射出成形部品の性能を迅速に実現できます。

シリコン型

シリコーン成形品の製造工程

シリコン再成形には主に 4 つのステップがあります。

ステップ1: 3D プリント (例: 感光性樹脂/SLA) は高精度の製品プロトタイプ (マスター モールド) の製造に使用され、通常、精度は 0.2 mm に達します。

ステップ2: マスターモールドをモールドフレームに固定し、液体シリコンを注ぎます。硬化後、シリコンをカットし、マスターモールドを取り外して中空の空洞(シリコンソフトモールド)を形成します。

ステップ3: シリコンソフトモールドを真空鋳造装置に入れ、PC、ABS、PP、POM、PUなどの材料をシリコンモールドに注入します。硬化後、型から外してレプリカを取得します。

ステップ4: オイルスプレーやメッキ処理などの表面処理。

 

シリコーン再成形でどのような製品が生産できるか?

シリコン再成形では、さまざまな製品を少量生産できます。

硬質素材(ABS、PP、PCなど)製品: シェル、ボタン、保護カバーなど。

柔らかい素材(TPU、TPRなど)の製品: 医療機器のハンドル、ソフトガスケット、自動車の内装部品など。

光学グレード透明材料製品: スキャナーレンズや光学製品など。

難燃性または食品グレードの特殊素材製品: 家電製品のシェルやシリコン製のキッチン用品など。

シリコーン成形の精度は0.2mmに達し、これは鋼板成形品の寸法精度とほぼ同等です。この技術は、コンシューマーエレクトロニクス、医療機器、自動車、ギフト、家電製品など、幅広い分野で活用できます。

シリコーン成形の信頼性

シリコーン再成形による小ロット製品は信頼性試験に合格できないのではないかとご心配されるかもしれません。しかし、ご心配は無用です。シリコーン再成形製品のほとんどは、射出成形部品の強度である80%に達しており、短期使用においては堅牢で信頼性の高い製品です。さらに、この小ロット製品は-30℃~80℃の温度サイクル試験にも合格しています。さらに、EN71-3(玩具)およびRoHS(電子機器)認証試験にも合格しています。そのため、短期使用においても堅牢で信頼性の高いシリコーン成形製品は、お客様の市場投入前のニーズを満たすことができます。

シリコン成形のメリットとデメリット

シリコン再成形には大きな利点があります。金型コストはスチール型($200~$800)のわずか1~5%で、金型リードタイムも非常に短く、最初のロットの製品を納品するまでに基本的に10~15日かかります。スチール型は20~40日かかり、製品開発サイクルは少なくとも45日かかります。シリコン再成形は小ロット生産に対応しており、1セットで20~50個の製品を生産でき、柔軟性が高く、製品の表面積は射出成形部品に近くなります。スチール型は通常1,000個以上の最小注文数が必要で、色のカスタマイズにも最小数の制限があります。

しかし、シリコン成形には明らかな欠点もあります。まず、製品の寸法精度は±0.2mmにとどまります(鋼製金型よりも低い精度です。高精度鋼製金型は0.01mmに達することもあります)。次に、シリコン再成形品は耐候性が低く、長期間使用すると黄変や変形が発生しやすく、長期使用のニーズを満たすことができません。最後に、金型寿命が短く、50個以上の金型を生産すると、変形が発生し、寸法誤差が増加するリスクがあります。

シリコン成形サービス

新製品開発の予測数が200個未満の場合は、Grandshineのシリコンモールディングプロセスをご検討ください。シリコンモールディングの最大サイズは通常1000mm x 1000mm以内です。製品開発の予測数が500個を超える場合は、スチールモールディングのご利用をお勧めします。Grandshineは、スタートアップや新規プロジェクト向けに、少量のスチールモールド製造サポートを提供しています。初回注文は500個から開始し、市場テストや検証に必要な高精度・高品質の製品を低コストでご提供いたします。

 

スチールモールド——大量生産に最適な生産ソリューション

スチールモールドとは何ですか?

鋼型は、製造業における大量生産、高精度生産に使用される金属製の金型で、通常はCNC加工、放電加工(EDM)、研磨などの精密加工によって高品質の鋼(P20、H136、NAK80、718Hなど)から作られています。

鋼製金型には主に5つの製品型があります

プラスチック射出成形金型: 主にプラスチック部品の大量生産に適用され、製品には携帯電話、タブレットPCなどの電子製品のシェル、医療機器のシェル、自動車の内装パネル、ランプシェード、歯ブラシ、ボトルキャップ、キッチン家電のシェル、その他の日用品が含まれます。

ダイカスト金型: 主にアルミニウム/亜鉛/マグネシウム合金などの金属製品の大量生産に使用され、製品にはタブレットPCのセンターフレーム、電動工具の金属シェル、ヒートシンクなどの工業製品が含まれます。

スタンピング金型: 主に金属板の打ち抜き/曲げ/伸張に使用され、製品には携帯電話の金属センターフレーム、インバーターおよびエネルギー貯蔵バッテリーシェル、ステンレス製鍋やその他のキッチン用品などがあります。

ブロー成形金型: 主に中空プラスチック製品の大量生産に使用され、製品には飲料ボトル、化粧品ボトル、その他の容器製品が含まれます。

シリコン型: 主にスキャナハンドル、自転車ハンドル、シリコンベビー用品、シリコン製アイスグリッド、シリコン製ケーキ型、シリコン製キャンディ型、シリコン製シールなどの柔らかいシリコン製品の大量生産に適用されます。

Grandshineは20年の金型製造経験を有し、様々な製品向けにカスタマイズされた射出成形金型、シリコン金型、ダイカスト金型、スタンピング金型を製造できます。Grandshineは、製品設計から金型製造、量産、製品組立まで、製品サプライチェーンにおけるワンストップ生産管理を提供します。

 

プラスチック射出成形金型

鋼型製造工程

鋼型の製造プロセス全体には 8 つの主要な段階があります。

(1)製品分析と設計:当社のエンジニアリングチームは、製品設計図面の抜き勾配、肉厚、パーティングラインなどをチェックし、型開きのリスクを減らすために構造を最適化し、DFMレポートを提供し、3D金型設計と金型フロー解析を完了します。

2) 鋼の選択:通常は硬化鋼 H136 を選択し、焼入れ硬化処理を施すことで、金型の耐用年数を 500,000 回に伸ばします。

(3)CNC精密加工。

(4)特殊加工(EDM、ワイヤーカットなど):精度±0.003mm、表面仕上がりRa0.4μm。

(5)表面処理:製品の最終効果の要求に応じて、研磨、なめし、表面硬化(窒化など)を施し、製品の表面質感を高める。

6)モジュールの組み立て。

(7)T0試作金型と修正:製品の構造と外観が要求を満たしているかどうかを検証し、生産効率が効率的な量産の需要を満たすかどうかを評価します。

8) 金型のメンテナンスと納品。

これら8つの段階は、エンジニアの専門性と技術レベルを測る重要な試金石です。優秀なエンジニアチームは、各製造段階において金型の細部に至るまで極めて精密な金型を製作できます。一方、専門性に欠けるエンジニアリングチームでは、金型の品質と精度を高いレベルで達成することができず、後工程で様々な製品品質の問題が発生したり、金型の頻繁な変更による納期の遅延などにつながる可能性があります。

Grandshine のツールエンジニアリング チームは、ツール製造で 20 年の経験を持ち、高品質の精密金型の製造を専門としており、ユナイテッド航空、T-Mobile、Samsung、Lenovo などの企業の製造に使用されています。

 

スチール型の利点

現代のインテリジェント製造の重要な担い手として、鋼製金型の核心的な利点は、高精度、長寿命、大量生産の経済性という3つの側面に反映されています。シリコン金型やアルミ金型と比較して、鋼製金型には7つの明らかな利点があります。

初めスチール金型は絶対的な精度において優位性があり、精度は最大±0.01mm(シリコン複合金型の精度は通常±0.2mm)、表面仕上げは最大Ra0.02μmです。高精度製品、医療機器、自動車レンズなどの重要な製造工程において重要な役割を果たします。

2番長寿命:鋼製金型の金型寿命は30万~100万回に達し、大量生産時の単品コストは非常に低くなります。例えば、Appleの携帯電話フレームダイカスト金型(SKD61鋼)は、200万個連続生産でも±0.03mmの精度を維持しています。一方、シリコン複合金型の金型寿命は通常20~50回程度で、大量生産には適していません。

三番目大量生産の単品コストは非常に低いです。鋼製金型の寿命が長く、生産性が高いため、初期段階では金型のコストのみを投資すれば、大量の製品を生産でき、単品コストはシリコン型や 3D プリントのコストのわずか 10 分の 1 以下になります。

4番目生産材料の多様性:鋼製金型は、PC、PP、ABS、TPU、TPR、TPE、POM、ガラス繊維強化プラスチック、PEEK高温エンジニアリングプラスチック、液体シリコン、ダイカスト液体金属などの材料を加工でき、製品のさまざまな用途要件を満たすことができます。

5番目生産効率は非常に高く、鋼製金型1個の生産サイクルはわずか15~60秒で、射出成形機1台あたりの生産能力は1日あたり2,000~5,000個に達します。シリコン複合金型は主に手作業で製造されており、1個の生産サイクルは通常2~4時間かかります。

6番目、 表面処理の多様性: スチール型は、光沢、皮革シボ、木目、マットシボ、幾何学的微細構造、および何千ものテクスチャの生産をサポートしますが、シリコン型は通常、限られた数のテクスチャのみをサポートします。

7番目バッチ製品品質の一貫性保証:同じ鋼型セットで生産された製品は、サイズ、機能、構造において高い一貫性を維持できます。

 

当社のスチール金型サービス

鋼製金型は、家電製品、医療機器、自動車部品など幅広い製品分野で生産されています。 ペット用品日用品、キッチン・バスルーム用品など、様々な分野で使用されています。製品を大量生産し、単価を低く抑え、安定した厳格な品質要件を維持し、一連の試験に合格したり、業界標準に準拠したりする必要がある場合、鋼製金型は理想的な選択肢です。

Grandshineは、専門的な鋼製金型の設計、製造、そして完成品の量産サービスを提供しています。中国とマレーシアに自社生産拠点を持ち、ISO9001およびISO14001の認証を取得し、国家ハイテク企業として認定されているGrandshineは、信頼できる金型サプライヤーです。

3段階の進歩方法(インテリジェントハードウェア製品を例に挙げる)  

ステージ1: 概念実証(1〜10個)、3Dプリントプロセスを使用し、主な目的は製品設計の外観と構造の妥当性を確認することです。

ステージ2: シリコン再成形プロセスを使用したユーザーテスト(50〜300個)の主な目的は、低コストの小ロット製品を市場に投入し、ユーザーからのフィードバックを収集し、ユーザーのニーズを検証し、製品設計の実現可能性を検証し、最終的な大量生産の基礎を築くことです。

ステージ3: 正式な大量生産(> 500 個 / 月)は、鋼成形プロセスを採用し、主な目的は大量生産に使用され、自動化生産が実現され、コストが管理され、品質の安定性が確保されます。  

 

グランドシャイン製造ソリューションズ

Grandshineはプロの新製品開発の専門家として、製品設計→設計レビュー→3Dプリントサンプル検証→シリコン再成形小ロット試作→スチール型量産→製品組み立てと納品までのフルチェーンのサービスを提供します。

当社は中国とマレーシアに自社の金型工場と生産拠点を有し、月産最大50万個の生産能力を誇ります。当社の工場はISO9001およびISO14001の認証を取得しており、国家ハイテク企業の称号も授与されています。

サプライチェーン管理でお困りの場合、または独自の製品設計をカスタマイズしたい場合は、当社のエンジニアチームが専門的なサービスを提供いたします。お問い合わせメールアドレス: Kaiwin@grashine.com または WhatsApp: 0086 13823302586!

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