テーマ別！試作手法の選び方徹底ガイド3 ―あなたのニーズにあった試作手法が必ずみつかる！―

試作品を製作する際に寸法精度を求めたいと思っている方は少なくないのではないでしょうか。すでに開発され実用化されている商品に適用されている技術や形状の場合はあまり気になりませんが、新しい材料や設計では寸法精度を求めた試作品が必要になります。今回は寸法精度の高い試作品を作りたいと考えている方へ向けた記事になります。

寸法精度を意識した試作の重要性

モノづくり関係者の間で一時期試作品を作らないことが主流となりました。試作品を作らないという大きな決断は、試作品ができるまでの時間やコストを削減できるメリットがある一方で、いざラインに乗せて大量生産となったときに製品化すると不具合や形の不備が起きることも多かったです。

モノづくりをしていく過程で不具合や不備はつきものですが、いかに製造ラインに乗せたときに不具合を少なくするかはモノづくりの大きな課題の一つです。そのためにはやはり事前に試作品を作り形状や設計の把握や評価をすることが大切になってきます。試作品を作る過程でも寸法精度の違いを理解しておくことで量産品を作ったときの効率や効果が大きく変わってくるのです。

試作方法によって寸法精度は異なる

試作品の作り方には大きく分けて4種類あります。まずはその方法について紹介していきます。

「切削」

切削は樹脂のブロックや丸棒をマシニングセンターと呼ばれる刃物を搭載した切削機械で削り出すことで成形できます。近年、マシニングセンターの能力や搭載されている刃物の形状・刃物の動きの自由化が進んできていて寸法精度が良いのが特徴です。大まかですが「±0.1mm程度」の寸法精度で試作品を制作できます。

「注型」

注型はまず切削と同じ過程で試作品を一つ製作します。そして、その試作品をシリコーンゴムなどで型取りを行います。型取りで出来た模型にウレタン樹脂などの樹脂を流し込み圧をかけて試作品を作る方法です。シリコーンゴムで作ったゴム模型に樹脂を何度も流し込みます。樹脂は熱硬化をするものなので熱硬化による収縮や材料独自の収縮もあり、切削に比べると寸法制度が劣るのです。また、ゴム模型自体も熱によって劣化していき試作品を作るにしてもおおよそ15個程度しか製作できません。

「3Dプリンター」

3Dプリンターの大きなメリットは、夕方にデータを読み込ませれば翌日昼には勝手に3Dプリンターが仕事をしてくれることです。勝手に機械が働いてくれるので人による管理を必要最低限に抑えることができるのです。また、一度データ化するのでコンピューター上で自由自在に設計を変更することもできます。

溶かした樹脂を積み上げていく、もしくは液状の樹脂にレーザーを当てて樹脂を硬化させて試作品を作っていく方法が主流です。こちらの方法だと一般的に「±0.2mm程度」の寸法精度を得ることができます。

「射出成形」

寸法制度に関しては切削と同じで「±0.1mm程度」と言われています。切削と大きく異なる点は実際に大量生産するときと同じ材質で試作品を作ることができることです。生産するときと同じ材料を利用でき、試作品の段階で機能評価もすることができます。実際に他の部品と組み合わせてみて、不具合なく動くか否か判断できるのは大きなメリットです。

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