プラスチック成形において金型は製造コストの大部分を占める重要な要素です。しかし、適切な工夫をすることで金型製作費を抑えつつ、品質の高い成形を実現することが可能です。本記事では、金型のコストを削減するための具体的な方法を詳しく解説します。
1. シンプルな金型設計を心がける
金型の設計が複雑になるほど、加工費が上がり、製作時間も長くなります。コストを抑えるためには、できる限りシンプルな形状を採用し、不必要な機構を省くことが重要です。
コスト削減につながる設計のポイント
- 製品の形状を単純化し、複雑なアンダーカットを減らす
- スライドやリフト機構を必要最小限にする
- 可能な限り一般的な金型部品を使用する
- インサート部品を減らし、単一材料で製作する
シンプルな設計にすることで、金型の加工時間やメンテナンスコストを大幅に削減できます。
2. 標準的な金型材料を選択する
金型の価格は使用する材料によって大きく異なります。長寿命が求められる金型には高価な鋼材が必要ですが、短期間の使用であればコストを抑えた材料選定が可能です。
コストを抑えた材料選定のポイント
- S50C（炭素鋼）：低コストで短期間の成形向け
- P20（プリハードン鋼）：一般的な成形品に適しており、バランスが良い
- H13（高耐熱鋼）：GF入り樹脂材や高温成形に必要だがコストが高い
- アルミ金型：試作や小ロット生産に向いており、安価で加工が容易
特に、小ロットの生産や試作であればアルミ製の金型を選ぶことで、コストを大幅に削減できます。
3. 簡易金型を活用する
簡易金型（試作用金型）は、通常の金型と比較して低コストで製作できるため、試作や少量生産に向いています。
簡易金型のメリット
- 製作コストが通常の金型より20～30％安い
- 製作期間が短く、開発スピードを向上
- 設計変更がしやすい
簡易金型を使用して試作品を成形し、その後量産用の金型を作ることで、トータルコストを抑えることができます。
4. 海外の金型メーカーを活用する
金型製作費を抑える方法として、中国や東南アジアなどの海外メーカーを利用するのも一つの手です。
海外金型メーカーのメリットとデメリット
- メリット：製作コストが日本の1/2～2/3程度に抑えられる
- デメリット：品質のばらつきがある場合がある、アフターサービスの問題
海外メーカーを選ぶ場合は、実績のある業者を選定し、納期や品質保証の条件をしっかり確認しましょう。
5. 既存の金型を流用する
新規で金型を作るのではなく、既存の金型を流用することで大幅なコスト削減が可能です。
流用できる金型の例
- 以前製作した金型の形状を一部変更する
- 他の製品と共通のパーツを使用する
- 標準化されたもーるモールドベース等を活用する
特に、モールドベースや共通入れ子を流用することで、数十万円以上のコスト削減につながります。
6. ホットランナーを活用する
ホットランナーシステムを導入することで、ランナー部分の樹脂ロスを削減し、成形コストを抑えることができます。（金型費用は増）
ホットランナーのメリット
- 材料ロスを大幅に減らせる
- 成形サイクルが短縮され、生産効率が向上
- ランナーレスで廃棄物が少ない
初期コストはかかりますが、大量生産の場合、長期的にみるとコスト削減につながります。
7. 試作回数を減らす
試作回数が多くなると、そのたびに金型の修正が必要となり、試作費等のコストが増加します。試作回数を減らすためには、設計段階でのシミュレーションを活用するのが有効です。
コスト削減に役立つシミュレーション技術
- 流動解析（CAE解析）：樹脂の流れを事前にシミュレーションし、予測される成形不良を防ぐ
- 3Dプリンターを活用した試作：実際に金型を作る前に製品モデルで形状確認
これらの技術を活用することで、試作段階での無駄なコストを削減できます。
8. 国内メーカーと早期相談する
金型メーカーと早い段階で相談し、最適な設計や製作方法を決めることで、無駄なコストを抑えることができます。
早期相談のメリット
- 設計ミスを減らし、修正コストを削減
- 最適な材料選定が可能
- 生産スケジュールを短縮できる
特に、日本国内の金型メーカーは高品質な対応をしてくれるため、長期的にみるとメリットが大きくなります。
まとめ
プラスチック成形の金型を安く作るためには、以下のポイントを意識することが重要です。
- シンプルな金型設計を心がける
- 標準的な材料を選択する
- 簡易金型を活用する
- 海外の金型メーカーを活用する
- 既存の金型を流用する
- ホットランナーを活用する
- 試作回数を減らす
- 国内メーカーと早期相談する
これらの工夫を取り入れることで、品質を維持しながら金型のコストを最小限に抑えることができます。製造コストの削減を目指す際には、ぜひ参考にしてください。