シリコン型を使ったことがある人なら、型のデザインがプロジェクトの成否を左右することをご存知でしょう。工業部品、台所用品、特注ベビー用品など、どの型をデザインする場合でも、シリコン型は他の素材では実現できない独自の柔軟性を提供します。しかし、シリコン型が可能な限り効率的かつスムーズに機能するようにするにはどうすればよいでしょうか。
その答えは、機能性、耐久性、生産効率に大きな違いをもたらすいくつかのコア設計原則を理解することにあります。 これらの原則は、概念化から最終製品までのプロセスをガイドし、メーカーが効率的で正確な金型を作成するのに役立ちます。
そして、何年もシリコン生産に深く関わってきた者として、これらの原則を正しく理解することが、将来の頭痛の種を避けるために非常に重要であることを信じてください。
シリコン型設計の主要原則
1. アプリケーションと材料要件の理解
すべての型作りは、その目的を理解することから始まります。シリコンは驚くほど多用途です。 食品グレードのキッチン用品, 医療機器、 または 工業部品それぞれの用途には独自の要件があります。例えば、ベビー用品やキッチンツールの金型は厳しい要件を満たす必要があります。 FDAガイドライン 食品の安全性のためです。一方、工業部品用の金型では耐久性を重視し、極端な温度に耐える必要があります。
金型設計に取り掛かる前に、次の点を知っておくことが重要です。
- 最終製品はどのような材料で作られるのでしょうか?
- シリコン型は高温や低温にさらされますか?
- 柔軟性、強さ、その他の物理的特性はどの程度重要ですか?
グレードによって耐熱性、耐久性、柔軟性のレベルが異なるため、回答によって選択するシリコンの種類が決まります。
これらの要素を深く理解していなければ、後で問題が発生することになります。
2. 最適なドラフト角度
金型設計の最も重要な側面の 1 つは、金型や製品自体を損傷することなく製品を取り外せるようにすることです。ここで、抜き勾配角度が重要になります。 ドラフト角度とは、型から型を取りやすくするために、金型の壁をわずかに先細りにすることです。
シリコン型の場合、推奨されるドラフト角度は約 1° ～ 2° です。シリコンは柔軟な素材ですが、適切なドラフト角度にすることで次のことが保証されます。
- 製品はくっつかずに剥がれます。
- 型から取り出す際の摩耗が軽減されるため、金型の寿命が延びます。
この原則を無視すると、製品が詰まったり、破れたり、さらには金型が損傷したりして、生産コストが上昇する可能性があります。
3. バランスのとれた壁の厚さ
次に挙げるのは壁の厚さです。シリコン型の設計でよく見られる間違いの 1 つは、壁の厚さが不均一であることです。これは、弱い部分ができたり、製造中にサイクル時間が長くなったりする可能性があります。壁が厚いと硬化時間が長くなり、壁が薄いと型の耐久性が損なわれる可能性があります。
重要なのはバランスです。ほとんどのシリコンモールドの推奨壁厚は 2mmと5mmただし、これは用途によって異なります。コツは、硬化プロセス中に均一な加熱と冷却を確保するために、壁をできるだけ均一に設計することです。
プロのヒント: 壁の厚さは、型の耐久性を確保できる程度に厚くし、シリコンの硬化時間が長くなるほど厚くしないようにしてください。これは、大規模生産を目指す場合に特に重要です。
4. 戦略的なベント
閉じ込められた空気はシリコン型の製造において悪夢となることがあります。最終製品に気泡があると見た目が損なわれるだけでなく、構造の完全性にも影響を及ぼします。 通気 金型設計では、通気チャネルが不可欠です。通気チャネルにより、金型にシリコンを注入または流し込む際に閉じ込められた空気を逃がすことができます。
ただし、通気孔が多すぎると弱点ができてしまうので、あまり多く設けないでください。通常、通気孔は、金型キャビティの最も高い部分など、空気が閉じ込められる可能性が最も高い場所に配置されます。
適切な換気を行わないと、販売可能な製品よりも廃棄物が多くなってしまう可能性があります。
5. 効果的なパーティングライン
パーティング ラインは、金型の 2 つの半分が接合する部分であり、設計上注意が必要な要素です。パーティング ラインの設計が適切でないと、製品の端の周囲に余分な材料が残るフラッシュが発生し、追加の仕上げ作業が必要になります。
バリを減らすには、自然なエッジやコーナーなど、最終製品で最も目立たない場所にパーティング ラインを設計します。また、不一致を避けるために、各サイクルで金型の半分が完全に揃っていることを確認することも重要です。
6. 材料の収縮に関する考慮事項
収縮はシリコーン成形において、特に冷却時によく起こる問題です。シリコーンは約 1-4%グレードと硬化プロセスによって異なります。金型設計段階でこの収縮を考慮することは、最終製品がサイズ仕様を満たすことを保証するために不可欠です。
最善のアプローチは、予想される収縮を補うために、意図した寸法よりもわずかに大きい金型を作成することです。
7. プロトタイプ作成とテスト
紙（またはCADソフトウェア）上でデザインがどれだけしっかりしていても、試作に勝るものはありません。試作により、実際の条件下で金型をテストし、大量生産する前に調整を行うことができます。現代の 3Dプリント技術プロトタイプの作成は、これまでになく簡単かつコスト効率よく行えます。
プロトタイプをテストすることで、壁の厚さ、通気口の配置、さらにはパーティング ラインなどの潜在的な欠陥を特定できます。さらに、量産前に顧客に承認を求めるための具体的な製品も得られます。
8. お客様のニーズに合わせたカスタマイズ
シリコン型を使用する最大の利点の 1 つは、カスタマイズの柔軟性です。他の素材では実現が難しい、非常に精巧で複雑な形状や複雑な質感を作成できます。シリコン型は、用途に応じて、特定の耐熱性、柔軟性、または硬度の要件を満たすようにカスタマイズすることもできます。
経験豊富なシリコン型デザイナーと協力することで、カスタマイズの可能性を最大限に活用できます。工業用または消費者向け製品のシリコン型を作成する場合でも、製品と市場の独自の需要に合わせて各デザインをカスタマイズできます。
シリコン型を設計する際に他に考慮すべきことは何ですか?
- 過酷な使用に耐えられるよう、金型の補強は必要ですか?
- あなたの生産環境に最適なシリコン素材の種類は何ですか?
- 食品グレードまたは医療グレードのシリコンの認証は必要ですか?
- 金型を長持ちさせるためにはどうすればよいでしょうか?
- 予想される生産量はどれくらいですか? また、金型設計は効率的な製造をどのようにサポートしますか?
結論
シリコン型設計は芸術であると同時に科学でもあり、慎重な計画と実行が必要です。用途要件を理解し、最適なドラフト角度を維持し、壁の厚さのバランスを確保し、収縮を考慮することで、効率的に機能し、高品質の結果を生み出す型を設計できます。
適切な設計原則を採用すれば、シリコン型は耐久性と信頼性に優れたものとなり、生産ニーズに完璧に適合します。よく考えられた型設計への先行投資は、将来的に多くの時間と費用を節約することになるでしょう。
