プラスチック成形において、金型の品質は製品の出来栄えや生産効率に大きく影響します。金型発注時に適切な判断をしないと、成形不良の発生、メンテナンスコストの増大、納期遅延などの問題に直面する可能性があります。本記事では、失敗しない金型発注のためのポイントを詳しく解説します。
1. 事前の仕様確認と設計の最適化
1-1. 製品仕様の明確化
金型を発注する前に、製品の仕様を詳細に決定することが重要です。
- 形状・寸法の正確な図面（2D・3D CAD）
- 必要な公差と精度
- 使用する樹脂の種類（耐熱性、流動性、収縮率など）
- 生産数量（短期・長期）
- 表面処理（鏡面仕上げ、テクスチャー、刻印など）
1-2. 金型設計の最適化
金型設計の段階で、成形不良を未然に防ぐ工夫をすることで、トラブルを最小限に抑えられます。
- ゲートの位置と形状の最適化（ウェルドラインを避ける、充填バランスを取る）
- 冷却ラインの適切な配置（冷却不足によるヒケや変形を防ぐ）
- エアベント（ガス抜き）の設計（シルバーストリークや焼け防止）
- 肉厚設計の見直し（均一化してヒケや反りを防ぐ）
2. 信頼できる金型メーカーの選定
2-1. 実績と経験の確認
金型メーカーによって得意とする分野や技術レベルが異なります。以下の点をチェックしましょう。
- 類似製品の製作実績があるか
- 金型の精度や耐久性の評価が高いか
- 納期遵守率が高いか
- アフターサービス（修正・改造対応）が充実しているか
2-2. 海外製 vs 国内製の選択
コスト削減のために海外メーカーを選ぶケースもありますが、品質や納期のリスクが伴います。
- 海外製のメリット: 価格が安い、短期間で製作できる
- 海外製のデメリット: 品質管理の難しさ、修正対応の遅れ、納期の不確実性
- 国内製のメリット: 高品質で安定した供給、迅速なアフターサポート
- 国内製のデメリット: 費用が高め、製作期間が長いことがある
3. 適切な材料の選定
3-1. 金型の材質と耐久性
金型の材質選びは、製品の寿命や成形の安定性に直結します。
- P20（プレハードン鋼）: コストが安く、中～小ロット向け
- H13（焼入れ鋼）: 高耐久性、大量生産向け
- S136（ステンレス鋼）: 耐食性が高く、透明樹脂用金型に適する
- アルミ合金: 試作や少量生産向け、加工が容易でコスト削減が可能
3-2. ホットランナー or コールドランナー
- ホットランナー（ランナー部分を加熱し、樹脂の廃棄を減らす）: 初期投資は高いが、材料ロス削減やサイクルタイム短縮に有効
- コールドランナー（通常のランナー方式）: 初期費用が安く、小ロット向け
4. 発注前の試作とシミュレーション
4-1. CAE解析の活用
CAE（Computer-Aided Engineering）解析を活用することで、成形不良を予測し、金型設計の最適化が可能です。
- 流動解析（Moldflow解析）: 樹脂の流れをシミュレーションし、ゲート位置や圧力を最適化
- 冷却解析: 冷却時間の最適化とヒケの発生予測
- 歪み解析: 変形や反りのリスクを事前に把握
4-2. 試作金型の活用
試作金型を作ることで、量産前に成形条件の確認が可能です。
- アルミ金型を使った試作: 低コストで短期間での確認が可能
- 3Dプリンタでの試作: 樹脂形状の確認に有効
5. 発注時の契約と仕様書の確認
5-1. 契約内容の明確化
発注時には、以下の項目を明確にし、トラブルを防ぎましょう。
- 金型の保証期間（メンテナンス・修正対応）
- 納期とスケジュール（設計・試作・量産移行）
- 費用（設計費、製作費、試作費、修正費）
- 所有権（発注側が金型を所有するのか、メーカーが管理するのか）
5-2. 仕様書の確認
発注時には、詳細な仕様書を作成し、以下の点を明記しましょう。
- 製品の図面（3Dデータ含む）
- 使用材料と金型材質
- ゲート・冷却ライン・エアベントの設計情報
- 成形条件の目安（温度、圧力、サイクルタイム）
まとめ
金型の発注に失敗しないためには、事前の設計最適化、信頼できるメーカーの選定、適切な材料の選択、試作とシミュレーションの活用が重要です。また、契約内容や仕様書を明確にし、トラブルを未然に防ぐことも必要です。適切な準備を行うことで、安定した品質と効率的な生産を実現できるでしょう。