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真空・圧空成形以外の樹脂加工方法

真空成形・圧空成形とその他の樹脂加工との違いや特徴

真空成形・圧空成形とその他の樹脂成形・樹脂加工との比較

樹脂加工の種類について

射出成形とは

射出成形(Injection Molding)とは、加熱溶融させた材料を金型内に射出注入し、冷却・固化させる事によって、成形品を得る方法です。

複雑な形状の製品を大量に生産するのに適し、成形加工の一大分野をなしています。

真空成形とは

真空成形(真空成型)とは、雌型または雄型のいずれか一方だけを用いてシートを金型に合わせた形状に成形する方法です。

熱可塑性樹脂のシートを加熱軟化させたのち、すみやかに型とシートとの隙間を真空(減圧)にし、シートを型に密着させます。

ブロー成形とは

ブロー成形とは、加熱・可塑化させた樹脂を押し出し、ダイで円筒状の「パリソン(ホットパリソン)」を成形します。それを冷却・固化させず、ダイレクトに金型内に入れ、空気を吹き込んで成形します。

圧空成形とは

圧空成形とは、熱可塑性樹脂のシートを加熱軟化させたのち、シートを下側の型と上側の圧空BOXにてはさみ、圧力により型に密着させ成形する方法です。

RIM成形とは

RIM(リム)成形とはReaction Injection Moldingの略で、熱硬化性樹脂を型内部へ低圧力で注入する反応射出成形です。

FRPとは

ハンドレイアップ成形は、成形型に強化基材をあらかじめ賦形(ふけい)させ、人手によって樹脂をハケやローラーで含浸させ、脱泡しながら所定の厚さまで積層する成形法です。

生産量による各種成形方法の違いや得意数量

各種成形方法の得意数量

成形方法 少ロット生産 中ロット生産 大量生産
真空成形
圧空成形
射出成形
ブロー成形
RIM成形
FRP

真空成形の得意なLOT

30~数百個
数千個(スポット生産が多い)
数万個(素材板が薄い製品)
1個から(試作、継続製品、航空機部品のような特殊な部品)

圧空成形の得意なLOT

30~300
300以上(スポット生産が多い)
1個から(継続製品、航空機部品のような特殊な部品)

各種樹脂加工の金型の特徴と型費の比較

射出成形型の特徴

射出成形金型において、成形品を形作るため樹脂を流し込む空洞を金型内部に設ける必要があり、この空洞を作るための凹凸部分を「キャビティ」と「コア」と呼びます。

キャビコアにより金型構成されるため、上下(もしくは左右)2型の金型が必要となります。
射出成形金型は高圧力に耐えられるように鉄や高強度のアルミを素材として使用します。

RIM成形型の特徴

RIM成形金型において、成形品を形作るため樹脂を流し込む空洞を金型内部に設ける必要があり、この空洞を作るための凹凸部分を「キャビティ」と「コア」と呼びます。

キャビコアにより金型構成されるため、上下(もしくは左右)2型の金型が必要となります。
RIM成形金型は射出成形より低圧で成形が行えるため、アルミを素材としてしている場合が多いです。

ブロー成形型の特徴

ブロー成形は袋状の形状を作成するため、左右2種類の型が必要となります。

ブロー成形金型は低圧で成形が行えるため、アルミを素材として使用します。

圧空成形型の特徴

圧空成形金型は下側の金型と上側の圧空BOXが必要となります。

素材としてアルミを使用します。

真空成形型の特徴

真空成形金型は下側の金型のみで基本成形を行います。

素材としてアルミを使用します。 高さのある製品は型素材を減らすことが出来るアルミ鋳物により型コストを削減します。

FRP型の特徴

FRP型は下側の樹脂型のみで成形を行います。

素材としてケミカルウッド(エポキシ+ウレタン)材を使用します。

各種成形方法の金型費と型構成数

金型費

成形方法 高い 安い
真空成形 - -
圧空成形 - -
射出成形 - -
ブロー成形 - -
RIM成形 - -
FRP - -

型構成数(イメージ)

成形方法 型構成数
真空成形 1個
圧空成形 1.2~1.5個
射出成形 2個
ブロー成形 2個
RIM成形 2個
FRP 1個

真空成形・圧空成形の得意な形状

真空成形の得意な形状

得意な形状

製品表面が丸みのある形状(型が片面のみのため、製品表面は板厚分丸みがでます。)
製品高さが200mm以下の製品(材料を延ばすため、製品高さが高くなると製品厚みが薄くなります。)
注:200mm以上の製品多数あり。上記はあくまで成形しやすい条件です。(標準成形の場合)

特徴

  • 大型成形品が得意です。
  • 成形後に2次加工があるため、1型で複数のカット加工違い製品を作ることが出来る。
  • 金型製作期間が短い。
  • シルク印刷と組み合わせることによって加飾成形品が作れる。

圧空成形の得意な形状

得意な形状

製品表面が射出成形のような形状
真空成形よりアンダー(逆テーパー)が作りやすい。
製品高さが150mm以下の製品(材料を延ばすため、製品高さが高くなると製品厚みが薄くなります。)
注:150mm以上の製品多数あり。上記はあくまで成形しやすい条件です。(標準成形の場合)

特徴

  • 大型成形品が得意です。
  • 成形後に2次加工があるため、1型で複数のカット加工違い製品を作ることが出来る。
  • 金型製作期間が短い。

5軸制御NC加工機による二次加工

三次元形状品における治具製作から2次加工まで対応可

植木プラスチック株式会社は5軸制御NC加工機を22台保有し、小型サイズ:H600X1,200X900から大型サイズH1,200X3,050X4,000まで幅広い製品サイズに対応できます。

5軸制御NC加工機は3D(立体)形状の製品を加工することに優れている機械です。必要になる道具としてNC治具(製品の受け台)があります。

NC治具の作り方として製品から樹脂反転により形状を作る樹脂反転治具とマシニングによる切削により形状を作る樹脂加工治具の2種類があります。

必要に応じて簡易検査治具も製作し、品質管理を行います。射出成形(インジェクション成形)品やブロー成型品の追加工や二次加工にも使え、加工違い品などの少量生産品に対応しています。

真空成形、圧空成形品の二次加工

真空成形、圧空成形品はプラスチックシートからできあがる製品のため、プラスチック板の不要な部分を切り落とす必要があります。

そこで必ず二次加工が必要となり、5軸制御NC加工機により加工を行います。5軸制御とはX,Y,Zからなる座標に刃物を前後に首振るB軸、回転のC軸の5軸の制御により3次元形状の加工を行います。

外周、内周の加工に加え穴加工、ザグリ加工、角穴加工などさまざまな加工に対応しています。

樹脂素材や真空成形品への印刷方法

プラスチック板に印刷する場合について(シルク印刷+真空成形)

シルク印刷をしたプラスチック板を真空成形し、加飾された成形品を製作いたします。印刷位置と型形状の位置を合わせる必要があるため、シルク印刷の位置を形状に合うように印刷を変形させます。形状に色を付ける作業は手作業ではコストがかなりかかるため、成形で作れればコストメリットがでます。

真空成形品、圧空成形品に印刷する場合(形状作成後、印刷)

成形品にシルク印刷をする場合はある程度平な部分にワンポイントのシルク印刷をします。成形品全体にシルク印刷をすることはできません。

他の樹脂加工から真空成形・圧空成形への工法提案事例

射出成形から圧空成形への工法転換事例

お客様が抱えていた課題・ご要望

今まで射出成形でプラスチックカバーを製作していたが、
多品種少量生産に置き換わってきているので初期費用が合わない。そのため、圧空成形を使いたい。

圧空成形へ工法転換した場合のメリット

  • 製品サイズが大きいほど初期金型費の負担が大きい射出成形に比べ初期費用に差がでる。
  • 成形品を共通化し、NC加工の違いにより多品種に対応したモノづくりが可能。
  • 同質材料であれば色、素板の厚みを変更することが可能なので多品種に応用しやすい。
  • 射出成形の不良の原因になってしまうヒケやウェルドが圧空成形では発生しない。

考慮すべきポイント

  • 圧空成形の成形方法により成形品の厚みが高精度での一定にはできない。
  • 成形数量によっては、製品代が射出成形品より高くなる。

ウエプラからのご提案と試作支援

  • 圧空成形は裏部材を同時に成形できないため、後加工にて取付け座面接着をご提案。
  • 圧空成形に工法転換した場合の製品が見たいというご要望をいただき客先図面に提案を行い、製作、評価を行った。

アクリル板接着製品から真空成形への工法転換事例

お客様が抱えていた課題・ご要望

今までアクリル板を加工し5部品を手加工により接着することでプラスチック部品を製作していたが、製作数が増える予定のため高効率生産について相談にのってほしい。

工法転換した場合のメリット

  • 真空成形にすることにより、接着がなくなる。
  • 成形品を共通化し、NC加工違いによるモノづくりが可能なのである程度の仕様変更に柔軟に対応可能
  • 同質材料であれば色、素板の厚みを変更することが可能
  • 接着製品に比べ、真空成形にすることにより短納期と増産対応が可能
  • まとまった数量を造ることによりコストが下がる

考慮すべきポイント

  • 圧空成形の成形方法により成形品の厚みが高精度での一定にはできない。
  • 真空成形では型が必要になる。(初期投資が必要になります。)