デスクトップ SLA 3D プリントは注射鋳造の革新を加速させる

射出成形は、プラスチック製品の製造に広く使用されているプロセスです。従来のCNC金属金型は大量生産に優れていますが、少量生産には大きな課題があります。つまり、高コストと長いリードタイムです。プロトタイピングや少量生産（約10〜1,000個）の場合、3Dプリントされた射出成形金型は、時間とコスト効率の高い代替手段を提供します。このアプローチはまた、より大きな柔軟性を可能にし、エンジニアやデザイナーが金型設計をテストし、簡単に修正を加え、CNC機械加工のコストのほんの一部でより速く反復することを可能にします。

Formlabs Form 3+のようなステレオリソグラフィー（SLA）3Dプリンターを使用してカスタム金型を作成することは簡単で、3Dプリンティングの利点と従来の成形技術を組み合わせています。以下は、DIY射出成形システムをセットアップするための包括的なガイドで、必要なツールとベストプラクティスが含まれています。

DIYプラスチック成形システムをセットアップするには、ある程度の初期投資が必要ですが、時間とコストの長期的な節約は、その努力を正当化できます。必要なものは次のとおりです。

• 高性能デスクトップSLA 3Dレジンプリンター: Formlabs Form 3+のようなモデルは、滑らかな表面仕上げの精密な金型を生成し、高品質の成形部品を保証します。
• 射出成形温度と圧力に耐えることができる3Dプリンティング材料: 推奨されるレジンには以下が含まれます:
  • Rigid 10Kレジン: 高い熱安定性（HDT：218℃ @ 0.45 MPa）と剛性（引張弾性率：10,000 MPa）を備えた工業グレードのガラス充填材料。
  • High Tempレジン: 熱変形温度が238℃ @ 0.45 MPaで、この脆いが耐熱性の材料は、高温成形に最適です。
  • Grey Proレジン: 熱伝導率が低く、冷却時間が長くなりますが、長時間の使用により耐久性があります。
• デスクトップ射出成形機: オプションには、Galomb Model-B100、Holipress、Minijector、Morgan、APSX、またはMicromolderシステムが含まれます。Babyplastのような自動機は、小型部品の生産に適しています。
• お好みのプラスチックペレット
• 金型設計用のCADソフトウェア（例：Blender）

注: この方法は、小型部品の少量生産に最適です。より大きなコンポーネントには、まだ工業プロセスが必要な場合があります。

CADソフトウェア（ここではBlenderを使用していますが、他のツールでもワークフローは同様です）で金型インサートの設計から始めます:

1. 空白の金型インサートテンプレートをダウンロードするか、独自に設計します。
2. 金型コアの両半分と3DモデルをCADツールにインポートします。
3. ブール演算を使用して、部品の形状を金型半分から減算し、射入口との適切な位置合わせを確保します。
4. 印刷用に各金型半分をエクスポートします。

成形要件に基づいてレジンを選択します:

最適な結果を得るには、金型キャビティをスライサー（PreFormなど）で上向きに配置し、後処理を簡素化し、滑らかな表面を確保します。

3Dプリントされた金型が準備できたら、以下のような材料を使用して射出成形に進みます:

• LDPE、PP、PA、PE
• TPE、TPU、PLA、ABS
• ASA、HDPE、EVA、PS、POM

部品の付着と金型の劣化を防ぐために、シリコーン系離型剤を塗布します。最適な結果を得るには、お使いの機械の説明に従ってください。

• 完成した部品の目に見えるプリントラインを最小限に抑えるために、より小さい層の高さ（50または25ミクロン）を使用します。
• 垂直面に2〜5°のテーパー角度を組み込み、部品の取り外しを容易にします。
• パーティングラインを細かいサンドペーパーで研磨して、バリを減らします。
• 反りを最小限に抑えるために、水浴を使用して部品をより速く冷却します。
• 刻印された詳細を表面から少なくとも1 mmオフセットします。
• アルミニウムフレームの金型に0.125 mmの余分な厚さを追加して、圧縮下でのシーリングを確保します。

3Dプリンティングと射出成形を組み合わせることで、メーカーは費用対効果の高い、迅速なプロトタイピングと少量生産を実現し、新製品の市場投入までの時間を短縮できます。