射出成形

溶けた材料を閉じた鋼の金型に押し込む

射出成形は、プラスチックのペレットを溶かし、その溶融樹脂を閉じた鋼の金型に押し込み、冷えて完成品になるまで待つ工程です。ボトルのキャップ、おもちゃのブロック、スマートフォンのケース、自動車のダッシュボードは、すべてこうして作られます。金型さえあれば、部品が 1 個増えるごとのコストはごくわずか。身の回りのプラスチック製品の大半が射出成形で作られているのは、そのためです。

写真：The robotic engineer1, CC BY-SA 4.0, 提供： Wikimedia Commons

射出成形機・断面図、6 つのステップ丸数字は下のステップに対応しています。パネル B は、少し後に金型が開いて部品を取り出す様子です。

MecMade による 1 分でわかる射出成形

しくみ

供給する。 プラスチックのペレット(直径数ミリの生のプラスチック粒)が、ホッパー(漏斗)から、加熱された鋼の筒であるバレルに落ちます。
溶かす。 回転するスクリューがペレットを前へ送ります。スクリューとの摩擦とバンドヒーターの熱で溶け、溶けた樹脂はスクリュー先端の前に溜まります。
型締め。 型締め装置が 2 つの金型を閉じ、数十〜数千トンの力で押さえつけます。これで、パーティングライン(2 つの金型の合わせ目)から樹脂が漏れるのを防ぎます。
射出と保圧。 スクリューは回転をやめ、プランジャのように前へ突き出します。溶けた樹脂はノズルとスプルー(供給路)を通って、キャビティ(部品の形をした空洞)に勢いよく流れ込みます。スクリューは押し続け、部品が収縮する分のプラスチックを追加で詰め込みます。
冷却する。 鋼の中の水路を流れる水が熱を運び去り、部品が固まるまで冷やします。通常、これが最も長いステップです。その間にスクリューは再び回転し、次のショットを準備します。
開いて取り出す。 可動側の金型が後退します。エジェクターピンが、スプルーごと部品をコア(内側の形をつくる鋼の突起)から押し出します。金型は閉じ、サイクルが繰り返されます。

主なポイント

材料: ポリプロピレン、ABS、ナイロン、ポリカーボネートなどの熱可塑性プラスチック(加熱するたびに軟らかくなるプラスチック)。一部の熱硬化性樹脂や液状シリコーンゴムも
代表的な部品: キャップ、おもちゃのブロック、電子機器の筐体、自動車の内装部品、注射器、くし
部品サイズ: 1 グラム未満から、数キログラムの自動車バンパーまで
精度: 通常は約 ±0.05〜±0.1 mm。小型の精密部品ではさらに高精度
表面仕上げ: 金型を写し取る:鏡面の光沢から革のような質感まで。仕上げ加工は不要
向いているロット数: 同一の部品を数千〜数百万個
金型・設備コスト: 金型は数千ドル(単純なアルミ製)から 10 万ドル超(大型、多数個取り、焼入れ鋼)まで。機械は数万ドルから 100 万ドル超
速度: 通常 1 サイクル 10〜60 秒。薄いキャップは数秒で、1 ショットで多数個取れることも多い