フリーフォーム射出成形 (FIM) は、積層造形 (AM) の精度と従来の射出成形の効率性を組み合わせた革新的な技術です。この画期的なプロセスは、複雑で高精度な部品をコスト効率と時間効率に優れた方法で製造できるようにすることで、製造業界に革命を起こす可能性を秘めています。
この記事では、フリーフォーム射出成形の基本原理、その利点、制限、用途、および従来の射出成形技術との違いについて説明します。
フリーフォーム射出成形とは何ですか?
フリーフォーム射出成形は、射出成形の精度と積層造形の柔軟性を組み合わせたハイブリッド技術です。このプロセスでは、通常、積層造形によって金型または支持構造を作成します。 3D印刷、これは熱可塑性または熱硬化性材料の成形に使用されます。スチールやアルミニウムなどの金属から機械加工される従来の金型とは異なり、フリーフォーム射出成形の金型は使い捨てまたは溶解可能な構造であることが多く、より複雑な部品形状が可能になります。
フリーフォーム射出成形における重要なイノベーションは、金型が硬くて恒久的な構造である必要がないことです。代わりに、部品の形状に合わせて、ステレオリソグラフィー (SLA) や熱溶解積層法 (FDM) などのさまざまな AM 技術を使用して製造できます。これにより、比類のない設計の自由度が得られ、従来の方法では成形できない部品の製造が可能になります。
フリーフォーム射出成形プロセス
FIMプロセスは、高度な技術を使用して目的の部品を設計することから始まります。 CADソフトウェアこの設計は、積層造形段階の指針となるデジタル設計図に変換されます。この段階では、3D プリンターを使用して、UV 光で硬化する材料を使用して金型キャビティ インサートを正確に印刷し、優れた設計の自由度を実現します。シームレスなアンダーカットとパーティング ラインのないインサートは、射出成形機に組み込む準備が整います。
射出成形の段階では、溶融プラスチックが高圧下で、印刷されたインサートによって定義された金型キャビティに注入されます。プラスチックは冷却されて固まり、キャビティの形状になります。その結果、従来の製造方法では実現が困難または不可能であった、正確な寸法、滑らかな表面、複雑な形状の部品が製造されます。
フリーフォーム射出成形の主な利点
フリーフォーム射出成形（FIM）技術は、革新的な製造方法として、3Dプリントと射出成形の利点を組み合わせ、以下の分野に大きな利点をもたらします。 金型製造 およびプラスチック成形。フリーフォーム射出成形の主な利点は次のとおりです。
迅速なプロトタイピングと製造
FIM の最も重要な利点の 3 つは、リード タイムを大幅に短縮できることです。従来の射出成形プロセスでは、金型の製造に数週間から数か月かかることがありますが、FIM では複雑な金型をわずか数時間で XNUMXD プリントできます。この迅速なプロトタイピング機能により、メーカーは設計を迅速に繰り返し、新しいコンセプトをテストし、製品をより早く市場に投入できます。
高性能素材
FIM テクノロジーは、優れた強度、耐久性、耐薬品性を備えた強化 PEEK やその他のポリマーなど、幅広い高性能材料を加工できます。これらの材料は、性能と信頼性が最も重要となる航空宇宙、自動車、医療機器などの業界での用途に不可欠です。
複雑な形状
FIM により、従来のツール方法では実現が困難または不可能な複雑な形状の射出成形部品の製造が可能になります。これには、複雑なアンダーカット、薄壁、自由曲面を持つ部品が含まれ、多くの業界でパフォーマンスの最適化と重量の削減に不可欠です。
コスト効率
FIM 技術への初期投資は従来の射出成形よりも高額になる可能性がありますが、長期的にはコストを大幅に削減できます。FIM の迅速なプロトタイピング機能により、高価で時間のかかるツールの変更の必要性が減り、高性能材料を処理できるため、材料コストが削減され、製品のパフォーマンスが向上します。
フリーフォーム射出成形の限界
フリーフォーム射出成形には多くの利点がありますが、次のような制限もあります。
金型の耐久性
従来の鋼やアルミニウム製の金型とは異なり、フリーフォーム射出成形で使用される金型は一般的に耐久性が低く、通常は短期間の生産や試作品に使用されるため、用途が限られています。 大量生産.
表面仕上げと精度
フリーフォーム射出成形では複雑な形状を作成できますが、表面仕上げと寸法精度は従来の射出成形と必ずしも一致するとは限りません。希望する仕上がりを得るには後処理が必要になる場合があります。
特定のアプリケーションに限定
フリーフォーム射出成形は試作に最適です。 少量生産、高度にカスタマイズされた部品などです。大規模、大量生産の場合、従来の射出成形プロセスの方が効率的です。
フリーフォーム射出成形の用途
フリーフォーム射出成形技術は、さまざまな業界で幅広い用途に使用できます。自動車業界では、フリーフォーム射出成形を使用して軽量で強度の高い部品を製造し、燃費を向上させて排出量を削減できます。航空宇宙業界では、フリーフォーム射出成形により、航空機エンジンやその他の重要なシステム用の複雑な部品を製造できます。医療機器業界では、フリーフォーム射出成形技術を活用して、患者の転帰を改善する精密に設計されたインプラントや手術器具を作成できます。
製品例:
- カスタマイズされた携帯電話ケース
- 医療インプラント
- 自動車エンジン部品
- トランスミッションコンポーネント
- 航空宇宙用内装パネル
- 括弧
- スマートウォッチケース
- ワイヤレス充電パッド
- カスタム治具と固定具
- 流体分配マニホールド
- 流体制御バルブ
- ブレンダー部品
- コーヒーマシンの部品
- キッチン家電部品
- シャワーヘッド
- 蛇口
- バスルームの備品
- 機能的なプロトタイプ
- 少量カスタムパーツ
フリーフォーム射出成形と従来の射出成形の比較
従来の射出成形は依然として大量生産の主流の方法です。しかし、フリーフォーム射出成形は特定の用途に独自の利点を提供します。従来の成形は一貫性、耐久性、拡張性に優れていますが、フリーフォーム成形はプロトタイプ作成や少量生産において比類のない設計柔軟性とスピードを提供します。
| 側面 | フリーフォーム射出成形 | 従来の射出成形 |
|---|---|---|
| 工具のコスト | 低（使い捨て型） | 高（機械加工金型） |
| 生産量 | 低〜中 | 中から高 |
| 複雑 | 高（複雑な形状、有機的な形状） | 限定的（慎重な金型設計が必要） |
| リードタイム | ショート（急速金型製造） | 長い（ツールと金型の作成に時間がかかります） |
| 金型の耐久性 | 低（使い捨てまたは溶解可能な型） | 高い（金属金型は数千サイクル持続します） |
コラボレーションとパートナーシップ
FIM 技術の開発と採用は、3D 印刷および射出成形業界の大手企業間のコラボレーションによって促進されてきました。たとえば、産業グレードの 3D プリンターの大手メーカーである Nexa3D は、3D 印刷射出成形金型のスペシャリストである Addifab と提携して、Freeform Injection Molding プラットフォームを提供しています。このコラボレーションにより、Nexa3D の最先端の NXE 400 産業用 3D プリンターと Addifab の独自の金型樹脂および後処理技術がシームレスに統合されます。BOYI は、射出成形ソリューションの信頼できるプロバイダーとして、FIM の独自の要求に応える金型の設計と製造に関する豊富な知識と能力を提供することで、このパートナーシップを補完しています。次のプロジェクトで射出成形金型の製造を選択する場合は、当社の専門家にお問い合わせください。 [メール保護].
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質疑応答
主な利点としては、設計の柔軟性、リードタイムの短縮、コスト効率、精度の向上、カスタマイズされたパーソナライズされた部品を生産する能力などが挙げられます。
はい、FIM は複雑な金型設計と製造の必要性を排除することで、リードタイムを大幅に短縮できます。付加製造技術の使用により、迅速なプロトタイピングとより速い生産サイクルが可能になります。
FIM 技術への初期投資は高額になる可能性がありますが、特に小規模から中規模の生産においては、材料の無駄が減り、複雑な金型設計が不要になるため、長期的にはコスト効率が高くなります。
主要なテクノロジーには、付加製造（3D プリントなど）、先進材料、精密制御システムなどがあります。これらのテクノロジーが連携して、複雑な設計を可能にし、高品質の生産を保証します。
フリーフォーム射出成形がプロジェクトに適しているかどうかを判断するには、設計の複雑さ、生産量、予算、必要な精度などの要素を考慮してください。製造の専門家に相談すると、FIM が特定のニーズに最適なオプションであるかどうかを評価するのに役立ちます。
この記事は、BOYI チームのエンジニアによって執筆されました。Fuquan Chen は、ラピッドプロトタイピング、金型製造、プラスチック射出成形の分野で 20 年の経験を持つプロのエンジニア兼技術専門家です。
