簡易金型とは

簡易金型とは

簡易金型とは、試作や小ロット製品向けの簡易的な金型のこと。
量産金型とは「使用する材料」や「加工できる製品数」「加工に向いている製品」が異なり、簡易金型は低コストで製作できるものの強度や硬度が低く、量産金型に比べて耐えられるショット数が少ないのが特徴。そのため、試作品の加工や多品種少数展開の小ロット製品に向いています。

量産金型との違い

試作品の簡易金型に対して、量産金型は本型です。一般的に、簡易金型はアルミで作られますが、量産金型は鋼で作成されます。大量生産に耐えられるのが量産金型です。すべての製品に対して量産金型を作成する必要はありません。生産数が少なければ簡易金型、大量生産には量産金型と考えておけばいいでしょう。

簡易金型は、製作期間が短く、コストが安いですが、ショット数が少ないのが特徴です。少量生産品や大量生産品の試作品として作られます。量産金型は、製作期間が長く、コストが高いですが、多ショット数に対応可能。大量生産品に向いています。

簡易金型のメリット・デメリット

簡易金型のメリット

• 低コストで製作可能
• 製作期間が短い
• 耐久性は低いものの、小ロット生産では十分
• ZAS材であれば溶かして別形状の金型製作が可能

簡易金型の大きなメリットは、コストを抑えながら短期間で製作できること。費用は材料や形状によって異なるものの、量産金型よりも安価で製作できます。
また、製作にかかる期間も短く、急遽必要になった場合でも製作可能。試作や小ロット製品用であれば簡易金型でも十分対応できるでしょう。

簡易金型のデメリット

• 強度が低いため、大量生産には向かない
• とくにZAS型は高負荷のかかる加工が困難
• 量産金型と比較して形状精度や剛性に劣る

簡易金型はアルミなどの材料を使ってつくられるため、強度や硬度が低いのが特徴。そのため、加工数の多い大量生産には向きません。
また、量産金型と比較すると形状精度も劣るため、難しい加工は困難な場合も。さらに簡易金型はカセット式であることから、大きなサイズの製作はできません。

簡易金型の種類

積層簡易金型

レーザー加工によって切り出した金属板を積み重ねて厚みを出し、溶接やボルト留めで固定した簡易金型のこと。
絞り加工や曲げ加工に用いられますが、積層によって生じた段差が製品に転写される可能性があります。

ZAS型

亜鉛合金を用いてつくられており、軟鋼に似た物理特性をもちます。そのため切削しやすく加工が容易。深絞り加工などに向いています。
ZAS型が不要になった場合は溶解し、別の金型製作に用いることが可能です。ただし、高負荷のかかる加工は不向きです。

アルミ合金製簡易金型

アルミ合金がベースの簡易金型です。軽いため、取り扱いが容易。短期間で制作できます。簡易金型では比較的よく使われている素材です。量産金型と同様に梳り出して作るため、精度は良好。鉄製のものと比較すると傷はつきやすく、寿命は短いです。

電鋳金型

電気化学反応を利用して作られた金型のことを電鋳金型と言います。製品のサイズに左右されることなく、転写性に優れているのが特徴です。多少の条件はあるものの、浴槽で大物の金型を制作することもできます。

樹脂製金型

樹脂製金型とは、いわゆるプラスチックで作成した金型のことです。簡易金型の中で、最も安価で作成できますが、寸法精度は劣ります。そのため、金型の代用品として使われることが多い金型です。放熱しづらいため、射出成形もしづらい特徴があります。

カセット型

カセット型は、現在取り扱われている簡易金型の中で、最も普及していると言われている金型です。金型用製品の一部分をカセット型で制作して、他の部分を共通化するという方法が良く採用されています。この方法によって、金型コストの削減が可能です。小さな製品やスクリューなどの機構にコストがかかるケースで使い勝手が良いでしょう。

共取り型（セット取り型）

1つの金型にいくつかの部品を彫り込んでいる金型です。何種類もの製品を同時に作成できます。部品単価が下げられると同時に、金型費も削減できるのがメリットです。素材は金属。制度や耐久性にも優れた金型です。

簡易金型で加工できるもの

簡易金型で加工できるのは、「金型にかかる負荷が小さい加工」を行う製品。曲げ加工や絞り加工程度であれば問題ありません。

一方、打ち抜き加工や穴あけ加工、せん断加工、極小R加工などの金型の局部に高負荷がかかる加工は向いていません。高負荷のかかる加工を行いたい場合は部分的に別材料を使用して強度を高められますが、コストアップしてしまうため注意が必要です。

簡易金型の製造方法

• 簡易曲げ金型
  金属板から必要な形状を切り出し、溶接またはボルト留めで固定し積層します。面取りなどの仕上げ加工を行い、完成です。
• 積層簡易金型
  各層によって必要な形状の金属板を切り出し、溶接またはボルト留めで積層します。仕上げに面取りなどの加工を行います。
• ZAS型（ブロックから削り出し）
  溶解した亜鉛合金を削りだして製作します。まず亜鉛合金を溶解炉で加熱して溶かし、金型の大きさに合った容器に流し込みます。冷却したらブロック状にし、機械加工を行って金型形状を転写します。
• ZAS型（型成形反転鋳造）
  シリコンゴムや石膏を用いて亜鉛合金を反転鋳造して製作します。
  まずケミカルウッドなどを用いてマスター型を製作し、マスター型を反転させてシリコンゴムを流し込みます。次に製作したシリコンゴム型を反転させ、石膏を流し込みます。さらに石膏型を反転させて溶けた亜鉛合金を流し込み、合金部分が上型となります。
  下型の製作では、まず板材と同じ厚さのシートワックスを上型製作で用いたシリコンゴムに貼り付け、シリコン型を製作します。次に下型用のシリコンゴム型を反転させ、石膏を流し込み、つくった石膏型も反転させて溶けた亜鉛合金を流し込みます。