射出成形と樹脂切削の比較｜生産数量・形状・材料による選び方

射出成形と樹脂切削を選ぶ条件

射出成形では、金型内へ充填した樹脂を冷却して固め、金型から取り出します。樹脂切削では、板材や丸棒から不要な部分を削り、部品の形を作ります。

繰り返す生産と設計変更の違い

射出成形は製品の形に合わせた金型を製作するため、金型費と製作期間がかかります。同じ金型で作る個数が増えるほど、金型費の一個当たりの負担は小さくなります。

切削では成形用の金型を作らずに加工を始められ、設計変更にも加工データや加工方法の変更で対応できます。形状の検討を重ねる試作や少量の部品に使われ、治具や最終製品の製作にも利用されます。

切削でも素材の手配、加工プログラムの作成、素材を固定する準備が必要です。必要な時期を考える際は、射出成形の金型製作・成形試験にかかる期間と、切削の素材手配・加工にかかる期間を比べます。

試作で知りたい内容から選ぶ

外形や組付け、周囲の部品との干渉を調べるなら、切削品で形を確かめる方法があります。成形による収縮やウェルド、ゲート痕の影響を調べたい場合は、少量でも射出成形で試作する意味があります。

初期費用・加工費・設計変更費を比較する

射出成形は金型を用意する費用が大きな要素となり、切削は各部品を削るための材料と加工時間が費用に影響します。比較する生産数量と品質をそろえ、準備から製品を得るまでの総費用を見積もります。

深い溝や工具が届きにくい形状は切削の加工時間に影響し、射出成形では離型のために動く部品を設けると金型が複雑になります。有利な工法が変わる生産数量は、こうした形状や加工方法によって異なります。

仕上げ・検査・梱包まで比較する場合は、製品単価に含まれる作業と、別途費用がかかる作業を明らかにします。単価に含まれている費用を、総額へ重ねて加えないようにしてください。

例えば、両工法の準備費用を製品単価に含めず、同じ図面と品質基準で製作する場合を仮定します。総費用は「準備費用＋製品単価×生産数量＋単価に含まれない費用」で計算します。少量の試作と継続生産のそれぞれの数量で、材料や仕上げ、検査を含む単価と別途費用を確認します。数量が変わると単価や段取りも変わるため、数量ごとの条件で両工法の総費用を比べます。

製品形状・樹脂材料・寸法精度の違い

射出成形では、樹脂が金型内を流れ、冷えて固まり、金型から抜ける形が必要です。切削では、工具が加工面へ届くことと、加工中に素材を保持できることが形状の制約になります。

成形品の肉厚と切削品の固定

射出成形の厚肉部は薄肉部より冷却に時間がかかり、収縮の差がヒケや反りにつながります。金型から抜く方向に傾斜を付ける抜き勾配も、離型時のこすれを抑えるために必要です。

切削では、薄い部分が加工や固定の力で変形しやすくなります。工具が届く形でも、部品を変形させずに保持して削れるかを考える必要があります。

同じ樹脂名でも材料の性質は同一とは限らない

切削に使う板材や丸棒は、押出成形などで作られた素材です。同じ樹脂名でも、射出成形用材料とはグレードや添加剤、材料が受けた熱や変形の履歴が異なる場合があります。

特に繊維で強化した材料では、繊維の向きが性質に影響します。切削用素材から作った試験片と射出成形で作った試験片の物性値を、製品の性能としてそのまま置き換えることはできません。

必要な強度や耐熱性を検討する際は、それぞれに使用できる材料のグレードと物性値の測定条件を調べ、実際の製品と使用条件で評価します。

寸法精度は材料と加工条件を含めて検討する

切削では素材内部の応力が加工で解放されたり、加工熱や固定の力が加わったりして、加工後に形が変わることがあります。射出成形でも材料や金型温度などによって収縮が変わるため、工法名だけで達成できる寸法精度は決まりません。

機能上必要な寸法と公差を図面に示し、測定の基準や温度、吸湿による影響も考慮して評価します。両工法で同じ図面寸法を目指す場合でも、寸法を安定させるために調整する条件は異なります。

切削試作から射出成形へ移る際に再評価する項目

切削試作で組付けや干渉を調べた後、射出成形へ移る場合は、成形に適した形へ設計を見直します。肉厚、抜き勾配、金型から抜けない形状、ゲートを設ける位置などが対象です。

成形品を得てから評価すること

射出成形で試作した部品では、収縮後の寸法や反りが組付けに与える影響を調べます。外観についても、ゲート痕や金型の合わせ目、ヒケなどが要求する仕上がりに収まるかを評価します。

ウェルドは、金型内で樹脂の流れが合流する位置に生じる線です。力が加わる部分にウェルドが生じる場合は、その部位の強度を成形品で評価する必要があります。

繊維強化材料では成形時の流れによって繊維の向きも変わるため、切削品の試験結果だけで成形品の性能を確定できません。使用する樹脂と成形条件による性質を、成形品の試験で確かめます。

試作と量産の条件を記録する

試作時の材料グレード、金型、成形条件と測定条件を記録しておくと、量産条件を変更した際に、試験結果がどの条件のものかを追えます。試作用と量産用で金型や条件が異なる場合は、量産条件で作った部品でも必要な寸法・外観・機能を評価します。