シリコンキーパッドのツールと金型の作成

シリコンキーパッドの性能は、最初のボタンが押されるずっと前から、金型の設計から始まります。金型こそが、まさに設計図の原型です。

シリコン キーパッドの金型は、精密機械加工と CAD 設計を使用して製造されており、正確な形状、触覚応答、長期的な製造信頼性を保証します。

完璧なキーパッドは、完璧な金型から始まります。RuiYang Siliconeでは、優れた金型が安定した品質につながる一方で、欠陥のある金型が生産上の頭痛の種となることを目の当たりにしてきました。数百万サイクルも耐えうる金型の作り方をご紹介します。

金型設計における CAD の役割は何ですか?

すべては3Dモデルから始まります。デザインアイデアが実際の生産ツールへと変わる場所です。

コンピュータ支援設計（CAD）を用いて、キーパッドの2Dおよび3Dモデルを作成します。これには、キーの移動距離、ウェビングの形状、全体的なフィット感などが含まれます。これらのモデルは、金型製作プロセス全体の指針となります。

当社のエンジニアは、お客様のキーパッド設計に基づいて金型を作成します。CADファイルには、ボタンの高さ、キーピッチ、エッジの半径、ウェビングの正確な形状など、あらゆる詳細が含まれています。シリコンの流れ、圧縮、硬化をシミュレーションします。

アンダーカット、抜き勾配、排出ポイントも解析します。明確なCADモデルがあれば、後々の金型修正を回避でき、時間とコストを節約できます。

強力な設計基盤により、エラーが減り、生産サイクルが速くなります。

金型ベースはどのように選択し、準備しますか?

適切なモールドベースを選択することで、ツールの寿命と生産効率が決まります。

金型ベースは通常、硬化鋼またはアルミニウムで作られています。材料は生産量、精度、耐久性に基づいて選択されます。

ほとんどの生産工程では、P20またはH13工具鋼を使用しています。これらの材料は、長時間の生産でも高圧・高温に耐えることができます。アルミニウムは加工性に優れているため、試作品や少量生産に使用されます。

機械加工の前に、最終的なキーパッドの欠陥を避けるために、材料の硬度を高め、表面を研磨します。

ツールの寿命は、メンテナンスに応じて 50 万～ 100 万サイクルに達します。

金型加工ではどのような CNC 技術が使用されますか?

機械加工によりデザインが実現します。すべての溝とドームが正確でなければなりません。

CNC フライス加工、EDM (放電加工)、高速ドリリングを使用して、精密な金型キャビティと微細な表面テクスチャを作成します。

まずCNCフライス加工で基本的な金型形状を切削します。次に、複雑なキー形状や厳しい公差に対応するために、放電加工（EDM）を使用します。これにより、鋭角な角や繊細なウェビング形状を実現できます。

キーの位置合わせ、ベントホール、表面の質感には特に注意を払っています。表面仕上げは、型からの脱型性、コーティングの密着性、そして部品の外観に影響を与えます。

精密機械加工により、金型のあらゆる部品が完璧にフィットします。

触覚制御のためにウェビングはどのように設計されていますか?

各キーの下のウェビングが触感を制御します。これが機能と形状が融合するところです。

ウェビングのデザインには、厚さ、角度、そしてサポート構造が含まれます。これらの要素によって、キーを押すのに必要な力とキーの反発力が左右されます。

ソフトウェアツールを使用して、ウェビングの潰れとスナップバックをシミュレーションします。典型的な設計では、キートップとベースの間に円錐状のウェビングが使用されています。ウェビングの厚さは0.3mmから0.7mmまで変化します。

金型製作においては、ウェビングのキャビティを完璧に機械加工する必要があります。角度や深さが間違っていると、触感のフィードバックがずれてしまいます。

これは金型の中で最もカスタマイズ性が高い部分の一つです。ウェビングも2つとして同じものはないため、キーパッドの感触は2つとして同じものはありません。

マルチショット金型とインサート金型はどのように扱われますか?

一部の設計では、複数の材料や埋め込みコンポーネントなどの複雑な成形手順が必要になります。

マルチショット金型とインサート金型は、プラスチックフレーム、PCBインサート、または2色領域へのシリコンオーバーモールドを可能にします。これらの成形には、精密な位置合わせと二次金型が必要です。

プラスチックフレームまたはデュアルデュロメータ設計のキーパッドを製造する場合、インサート成形を使用します。まず、ベース部品を金型に入れます。次に、その上または周囲にシリコンを成形します。

デュアルカラーまたはデュアル硬度のキーパッドには、マルチショット金型を使用します。金型には、材料ショットごとに個別のランナーとキャビティが含まれています。

このステップでは設計に時間がかかりますが、比類のない機能性と美しさが得られます。

大量生産前にツールはどのように検証されますか?

完全生産の前に、すべての金型が精度と再現性を実現できることを証明する必要があります。

量産前に試作品に対してT1サンプリング、寸法チェック、触力テストを実施し、金型精度を確保します。

加工後、少量のサンプル（T1サンプル）を製造し、金型の検査を行います。検査項目は以下のとおりです。

• フラッシュまたは欠陥
• パーティングラインの視認性
• ボタンの配置
• ウェビング反応

主要な寸法を測定し、力変位試験を実施して触感性能を確認します。必要に応じて、部品のリリース性を向上させるために、通気孔の修正や研磨を行います。

完全な承認が得られた後、本格的な生産に移行します。金型をロックし、標準的な品質管理サイクルを開始します。

結論

金型製作は、あらゆるシリコンキーパッドの基盤です。CADからCNC、そして最終検証まで、すべての工程において、最終製品の見た目、使い心地、そして耐久性が保証されます。