試作品を製作するなら樹脂・金属加工について知ろう！

樹脂と金属の違い

金属の特徴は、硬度や靭性、耐衝撃性など強度が高くて耐熱性にも優れている反面、サビに弱く表面加工で酸に強い処置を施す必要があります。

樹脂はサビには強いのですが、熱で膨らんだり変形したりしやすく、シンナーなどの有機溶剤薬品に対する耐性もありません。そのため強度が必要な製品は金属で製作しますが、試作品の段階では容易に成型できる樹脂を使う場合があります。

また、金属は電気を通す伝導性がありますが、樹脂は電気を通しません。樹脂で試作品を作る際に伝導性を確保したい場合には、炭素繊維などを練り込んで導電性をもたせた樹脂を使用する事もできます。

樹脂を使った試作品のコストとコストが上がる要因

樹脂を材料にして試作品を製作する際に、刃物で削る切削成型で行うと1個当たりの製作費用が高くなってしまいます。樹脂を成形するには、熱を加えて溶かした樹脂を使う射出成形がありますが、初期投資が高額になってしまう事や、少ないロット数を製作する際にはかえってコストがかかってしまう場合もあるのです。

切削成型は表面を滑らかにするためのバリ取りの処理が必要ですが、射出成形の表面は滑らかに仕上がります。

外注する場合には、依頼する試作品の要件があいまいだと外注先は何度もヒアリングを繰り返さなければならず、時間も手間もかかってしまうでしょう。製作工程に無理があったり、納期までの期間がタイトだったりすると、思ったような仕上がりにならずコストが上がってしまう事があるのです。

樹脂を使った試作品のコストダウンの方法

樹脂を使った試作品を製作する場合に、コストダウンするためには次のような方法があります。

• 試作品の数が少ない場合は切削で製作する
• ロット数が多い場合には射出成形を検討する
• 依頼する試作品の要件を明確にする
• 無理のない製作工程と十分な期間を取る

金属加工・板金加工とは

金属加工・板金加工とは、製品などを製作する際に金属に手を加えて加工する事を指します。材質となる金属で形を作ったり、金属の性質を変えたりするために行う加工の総称です。

形を作る金属加工

材質とする金属を製品に必要な形にする方法には、削る・切る・曲げる・接合等の加工する技術である「機械加工」と圧迫して加工する技術である「塑性加工」、プレス加工・溶かして加工する「鋳造」などがあり、それぞれ次のような加工技術があります。

・機械加工

切削加工と、円柱研削や平面研削といった研削加工、放電加工やレーザー加工などの電極を使って電圧で加工する特殊加工があります。

・塑性加工

打ち抜いたり曲げたりする「プレス加工」、ハンマーなどでたたいて成型する「鍛造」、線状の金属をダイスでネジなどに加工する「転造」といった技術があります。

・鋳造

金属を溶かして型に合わせて固める鋳造では、一般的な「砂型鋳造」の他に、高い精度の製品を短時間で大量に作る事ができる「ダイカスト」という技術があります。
その他にも、粉状の金属を型に入れて焼き固める「粉末冶金」や金属3Dプリンターなどがあります。

性質を変える金属加工

材質とする金属の性質を変える方法には、熱処理と表面処理があります。
熱処理は、熱によって金属の内部組織の構造を変化させる金属加工です。刃物などを製作する際に昔から行われてきた「焼入れ」と「焼戻し」の他に、組織を均質にする「焼きならし」、組織を柔らかくする「焼きなまし」、部分的に硬くする「浸炭」があります。

表面処理は、金属がさびる事を防ぐなどの機能を付与したり、美しく見えるようにしたりするために行う金属処理です。表面処理には、他の金属の薄膜で覆う「めっき」と、化学変化により金属の表面を加工する「化成処理」があります。