小型ゴム部品の製造が困難で高価になる理由
ゴム製のグロメットが指先に装着されますが、その価格表示はミリグラム単位の材料費とは思えません。金型に材料が充填されてから、正しい個数の部品が入った小さな袋を受け取るまでの工程を事前に把握すれば、供給業者に価格を下げるよう求めるのは非常に理にかなっています。
ARBURG社のK2025アプリケーションシートには、64個のキャビティと25秒のサイクルを備えた液状シリコーンゴム（LSR）シールセルが記載されています。これは、シール単体を背景とした、シール製造エンジニアリングプロセスの典型的な最新事例です。これはあくまでも展示用の仕様であり、個々の小型部品の生産率を保証するものではありません。
小さいものすべてが材料費が高いとは限りません。部品が従来型の形状で、安定した大量生産が行われている場合、経済的になることもあります。材料費の説明が必要となるのは、多くの場合、薄い機能部、非常に高い精度が求められる表面境界、または特殊な取り扱い要件を持つ小型ゴム部品の場合です。
微細な特徴がすべてを決定づける
非常に細い流路、脆いコアピン、小さなシール面などは、精密ゴム成形における課題となり得る。金型はこれらの部分を充填するだけでなく、詰まった空気を排出し、界面領域に表面欠陥のないゴム硬化を実現する必要がある。
サイクル数の決定は、部品体積が小さい理由のほんの一部に過ぎません。他にも、肉厚、コンパウンド、硬化、除去など、さまざまな要因が考慮されます。LSR、固体シリコーン、NBR、EPDMはそれぞれ異なるプロセスを採用しています。
さあ、主要なコスト部分は重量に依存しません
ゴム成形コストをチェックするアプローチの 1 つは、製造バッチの総コストを、欠陥のない部品の数で割ることです。このようにして、セットアップ、共有ツール、機械時間、検査と梱包が完了した後の作業の完了にかかるコストを計算します。小さな部品だからといって、他のプロセスの小さな部分であるとは限りません。材料の取り扱いとツールなどが必要です。
コスト要因 | 小さな役でも大変なことがある理由 | 役立つ見積もり詳細 |
精密工具 | 小さなゲート、通気口、コア、遮断面には、精密な形状制御が必要です。 | 重要な特徴、キャビティ数、工具寿命に関する想定、およびメンテナンス範囲。 |
実効出力 | ショット不足、固着、または不安定なキャビティは、使用可能な生産量を減少させる。 | サイクル、アクティブキャビティ、稼働時間、および許容歩留まりの前提条件。 |
仕上げ | フラッシュを除去すると、薄いエッジが損傷したり、剥がれかけた粒子が残ったりする可能性があります。 | 許可されたフラッシュ箇所、制限、および承認された仕上げ方法。 |
測定 | 軟質材料は、プローブの下や位置決め中に変形する可能性がある。 | 治具、測定方法、調整方法、検査頻度。 |
取り扱いと梱包 | 部品同士がくっつきやすかったり、向きが分かりにくかったり、数を数えにくかったりする場合があります。 | 給餌試験、衛生状態、包装数量、トレーサビリティ。 |
キャビティ数を増やすことで、より多くの部品で機械時間を共有できますが、その分、工具の複雑さが増す傾向があります。すべてのキャビティで一貫した充填と排出を行う必要があり、さらに、投資に見合うだけの正当性を示すことも不可欠です。
これは理論上の例であり、実際の工場データではありません。4つのキャビティ、30秒のサイクルで、機械がフル稼働している場合、1時間あたり480個の製品が生産されます。歩留まりが90%であれば432個が合格し、75%であれば合格するのはわずか360個です。時間当たりの運転コストが変わらないと仮定すると、これは製品1個あたりのコストが20%増加することを意味しますが、これは許容範囲内です。
この例には、ダウンタイム、金型製作、仕上げ作業などの要素は含まれていません。提示された生産量が、出荷された製品全体の成形品のみを指している場合、その理由を説明してください。
公差は機能に基づいて設定すべき理由
同じばらつきでも、サイズによってその影響の度合いは異なります。例えば、寸法の例では、0.05 mmは0.50 mmの縁の10%に相当しますが、5 mmの断面ではわずか1%に過ぎません。これらは限界値ではなく、大きな製品の公差をそのまま引き継ぐと、その結果を考慮せずに済ませてはいけないということを示しています。
ゴム部品の設計においては、その公差は用途に応じて決定する必要があります。工具を固定する上で、直径はどのような役割を果たすのでしょうか？リップのどの部分が漏れ量を決定するのでしょうか？設計では、取り付け時に部品が平面接触するか、圧縮されるかを想定しているのでしょうか？重要でない表面の仕様を厳しくすると、部品の性能向上にはつながらず、選別コストが高くなる可能性があります。
測定は自由に行うのか、一部を固定した状態で行うのか、また、固定した場合はどのような条件下で行うのかなどを明記してください。成形後または後硬化後に、これらの詳細を記載してください。こうした些細ながらも重要な点を記載することで、測定における誤解を防ぐことができます。
バリ取りは生産量を制限する可能性がある
幅の広い非機能的な縁に薄いバリ層があっても、全く問題ない場合があります。しかし、狭いバルブスロットやシールリップの場合、そのような膜が開口部を塞いだり、組み立てミスにつながったり、接触不良を引き起こしたりする可能性があります。あらゆる方向から「バリなし」を要求すると、部品をどの方向から検査すべきか、どの欠陥が不良品とみなされるのかがサプライヤーにとって混乱を招くだけです。
製品の各ゾーンを技術図面上に示し、組み立て時に製品が他の部品と相互作用する箇所を明確にします。定量化可能なバリ許容値と検査方法について合意します。トリミングや極低温によるバリ取りは一部の設計には有効ですが、すべての微細な部分に適用できる方法はありません。仕上げられた端部に裂け目、歪み、残留物がないか確認してください。
マイクロモールディングによる公開ケース：0.009gのスイッチカバー
ARBURGはK2019のプレビュー記事で、0.009gのエラストマーで作られたマイクロスイッチカバーの使用例を明らかにした。計画されたセルは、8キャビティ金型、電動ALLROUNDER 270 A、および後硬化不要のLSRを加工するマイクロ射出ユニットで構成される予定だった。サイクルタイムは20秒とのことだ。
その説明は、単なる成形作業にとどまりません。部品をキャビティごとに分離し、光学検査を行い、取り出して紙袋に梱包するには、MULTILIFT Hロボットが必要になります。
ゴムのごく小さな部品だけを描いて説明しなければならない場合、これらの仕上げ工程は非常に見落とされやすい。
これはYIDAの顧客ではなく、公に開示された機器の使用事例であったため、販売価格は明らかにされず、長期的な品質結果も開示対象とはなりませんでした。むしろ、測定されたコストではなく、取り扱いと検査の要件によって、コストプレミアムの理由が説明されています。
検査では、部品を改造せずに測定を行うべきである。
小さなゴム部品を手で持って扱うことは通常、結果に影響を与えませんが、場合によっては扱い方によって誤った結果が生じることもあります。例えば、キャリパーの圧力で縁が平らになったり、わずかに傾いた部品がカメラに写ると真円に見えなかったりするなどです。さらに、表面の反射、半透明のシリコン、あるいはわずかな白色の色合いによって、部品の特徴を認識することが非常に困難になる場合があります。
したがって、ゴム部品の検査計画は非常に詳細でなければなりません。部品の配置方法、照明レベル、倍率、エッジ検出方法など、適用される箇所すべてを明確に記載する必要があります。生産ロットを不合格とする前に、同じ部品を複数回検査し、作業者間だけでなく、ステーション間でも差異を比較してください。
カメラは、目視できる部分のみを検査し、それらのみを認識するようにプログラムされています。したがって、100%光学検査を行ったとしても、漏れ検査、作動力検査、保持力検査といった、部品の合否判定に不可欠な検査を省略できるわけではありません。
正しい基準を第一に
参照 | それが定義するのに役立つもの | 重要な境界線 |
ISO 3302-1:2014 [3] | 関連する成形、押出成形、カレンダー加工された固体ゴム製品の寸法公差クラス。 | 精密トロイダルシールリングは対象外です。シール性能や耐久性を証明するものではありません。 |
ISO 3601-1:2012 [4] | Oリングの内径、断面形状、公差、および型式コード。 | これはOリングの寸法に関する参考値であり、小型グロメットやメンブレンの普遍的な仕様ではありません。 |
ISO 3601-3:2005 [5] | 規定されたOリング表面の欠陥に対する品質受入基準。 | 該当するグレードと規格を使用してください。表面検査の結果は、流体適合性や耐用年数を保証するものではありません。 |
ASTM D1414-22 [6] | ゴム製Oリングの物理的特性および経年劣化の影響を評価する方法。 | 結果は試験片および試験条件に関するものであり、完成品全体の性能を保証するものではありません。 |
製品を慎重に購入する際には、製品に使用されている版と修正点を必ず確認する必要があります。ただし、ゴム部品の公差は図面に基づいており、適切な測定方法と重要な特性について話し合う必要があります。
材料証明書や試験片だけでは、成形された小さな縁が脱型、仕上げ、その他の工程を経ても残るかどうかは決して分かりません。このような場合、実際の製品を確認する必要があるのです。
金型から顧客への組立工程
1. 部品の主要寸法、他の部品と可動接触する部品の表面、および検証する必要のあるシール機能、保持機能、または作動機能をすべて特定します。
2. 使用されている配合と図面バージョンを特定し、生産目的で使用される金型でそれぞれキャビティチェックを実施します。
3. 合意された治具を使用して検査を実施し、必要に応じて調整手順を実行することにより、測定の再現性を証明します。
4. 仕上げ、後硬化、洗浄などのすべての工程が完了したら、金型離型剤の検査だけでなく、部品の評価も必ず行ってください。
5. 実際の嵌合ハードウェアに部品を取り付け、媒体、圧力、温度、および動きの範囲全体にわたってテストします。
6. テストカウント、梱包、自動供給を実施し、可能な限り輸送シミュレーションにおいて部品の付着、変形、汚染がないかチェックする。
7. 製品を定期供給する前に、キャビティのトレーサビリティ、変更管理、および良好な生産レベルを維持できる能力に関する規則が整備されていることを確認する。
これは、精密なゴム成形と実用的な生産量を結びつけるものです。たとえ成形速度が新しい機械の最大の魅力であったとしても、検査装置や顧客の供給装置が遅すぎれば、期待される価値は得られません。
RFQに添付する書類
提供する | 提案内容を変更する理由 |
図面および嵌合部品の詳細 | 機能、リリース、ゲート配置、およびアセンブリの圧縮状態を確認してください。 |
化合物または性能仕様 | 化学組成、硬度、暴露条件、後硬化処理、および承認について定義する。 |
年間取引量と注文規模 | 工具への投資は、セットアップ費用および継続費用とは分けて考える。 |
受け入れ要件 | 見積もりサンプル、光学検査、機能テスト。 |
清潔さ、給餌、包装 | 図面に記載されていない下流工程を含めてください。 |
ゴム部品の成形コスト見積もりの裏にある影響を特定しつつ、サプライヤーが金型費用と継続費用を区別できるように支援します。配合物、部品の複雑さ、ひいては生産量によって、金型の種類は異なります。圧縮成形、トランスファー成形、射出成形などが考えられます。自動化を最大限に高めた提案が必ずしも最善とは限りません。
価格交渉をする前に、まずは問題を話し合ってみましょう。
製品の設計とサービス条件の詳細を添えて、まずYidaのチームにご連絡ください。また、注文パターンと、制御が最も難しい機能についてもご説明ください。見積書にはゴム部品の検査計画書を添付し、部品の組み立てまたは供給方法についてもご説明ください。これらの情報に基づいて、何がどの程度の費用で実現可能かをより詳細に評価することができます。
