究極のダイカスト試作ガイド

プラスチック、金属加工業界、 ダイカスト試作品 経済的に割高と思われる  部品開発プロジェクトのリードタイムは長い。それにもかかわらず、最近のダイカスト試作業界の進歩により、より迅速で経済的な試作工程が実現しました。

大きな転機となったのは、ダイカスト用金型の製造方法を一変させた技術革新、コンピュータ数値制御（CNC）加工の登場だ。従来の方法では、4枚のスライド金型を完成させるのに約8～10週間を要していたが、CNCマシニングでは、同じ作業をわずか1～2週間で迅速に行うことができるようになった。

これと並行して、3D設計およびシミュレーション・ソフトウェアの使用が統合され、多くの人々にダイカスト金型を作成する機会を与えている。3Dコンピュータ支援設計（CAD）技術の使用により、金型設計はわずか数時間で簡単にまとめられるようになった。さらに、先進的なソフトウェアにより、3Dまたは3Dのバーチャルプロトタイピングが可能になり、生産時に問題となる可能性のある設計上の欠陥を特定するのに役立っています。

さまざまな種類の 試作ダイカスト その方法には、単一キャビティ金型、重力鋳造、ラピッドプロトタイピング、石膏型プロトタイピング、機械加工などがある。3Dプリンティング技術の出現は、プロトタイピングの範囲を著しく拡大した。また、まだ探求されていない新たな方法論の数々を導入している。つまり ダイカスト試作品 は、製造効率の原型である。ダイカスト試作への参入障壁が低下したのは、CNC加工と3D設計ソフトウェアの登場によるものだ。

技術的優位性の相乗効果は、費用対効果を高めるだけでなく、製品開発期間を短縮し、近代的製造方法の変革の特徴のひとつと見なされている。この記事では、試作ダイカストに関する有益な情報を提供します。

試作ダイカストは製造業にどのような革命をもたらしたか？

試作ダイカスト は、現代の製造技術の基本的な部分です。複雑な金属部品の製造において、比類のないスピードと精度を提供する。この技術は、複雑な形状を高い精度で再現できることから、航空機や家電製品など多くの産業で広く利用されている。

試作ダイカスト アルミダイカストは、頑丈なプラスチックから高強度金属まで、あらゆる材料を利用することができ、特にさまざまな性能要件を満たすように調合されている点で、間違いなく汎用性があります。アルミダイキャストプロトタイピングは、その軽量性と強度が高く評価され、自動車や航空機の製造に広く使用されています。亜鉛

また、寸法安定性が高く、腐食しにくいため、家電や通信用途の安価で複雑な設計部品の製造において、比較的重要な要素であると考えられている。別の合金であるマグネシウム  優れた強度対重量比で知られ、自動車や航空宇宙産業の軽量構造によく使用される。

プロトタイピングにダイカストを採用することには、さまざまな利点がある。第一に、ダイカスト鋳造は規模の経済を可能にするため、洗練された部品を低単価で大量に生産することができます。この費用対効果は、スムーズなダイカスト鋳造プロセスによってさらに強化され、迅速な生産サイクルを可能にします。

ダイカスト試作品製造のさまざまな戦略：

最も適したダイカスト試作戦略は、価格やリードタイムから重要な製品の特徴をテストする可能性まで、多くの要因によって決定されます。多くの選択肢がある中で、2つの顕著な戦略が際立っています：単一キャビティ試作金型と重力鋳造法です。それぞれの技術を見て、プラス面とマイナス面を評価してみましょう。 

シングルキャビティ・プロトタイプ・ダイカスト：

製品の重要な特徴について厳しいテストや評価がある場合、シングルキャビティ試作金型が最も適している。この方法での生産は、表面仕上げのような多くの用途で非常に重要な要素を入念に調べながら完成させます。さらに、さまざまな設計変更を柔軟に行うことができるため、次の生産段階でのコストのかかる手戻りのリスクを回避することができます。

シングルキャビティ・プロトタイプ・ダイカスト・プロセスには、生産の最終段階で元の金型のインサートを再利用できる可能性があるという大きな利点があります。また、試作から生産までの時間を短縮し、金型開発費を節約することができます。また、最終金型や二次トリムツールの製作リードタイムが短縮されることで、生産工程の効率が向上し、これは競争の激しい製造業では非常に重要なことです。

しかしながら、シングルキャビティ・プロトタイプ・ダイ・プロセスにはそれなりの利点がありますが、時間的な制約や設計の不確実性が主な要因となっている状況では、課題が生じる可能性もあります。金型設計と製作に必要な資本支出と納期は、最良の結果を確実にするために、プロジェクト仕様の適切な計画と評価が要求されます。 

重力鋳造：

しかし、小規模生産の場合は、安価な重力鋳造が好まれます。重力鋳造は、シングルキャビティ・プロトタイピングとは対照的に、その費用対効果とリードタイムの速さで高く評価されています。  その結果、ダイカスト試作の分野では重力鋳造が主流となっている。

重力鋳造にはコインの裏表があり、気孔が少ないため疲労強度が高いという利点がある。これとは別にデメリットもある。余分な機械加工が必要なため、初期のコスト優位性が部分的に失われることは、非常に精度の高いダイカスト鋳造プロセスでは顕著である。さらに、ダイカストのような極薄の肉厚を再現できないため、用途によっては3Dプリンティング技術の使用が制限されることもある。

ステレオリソグラフィーとダイカスト：

ダイカストのラピッドプロトタイピングには、ステレオリソグラフィー、レーザー焼結、溶融積層造形など、さまざまな手法があります。ステレオリソグラフィ技術を組み合わせることで、これらの方法は通常約5～8週間という短納期を実現します。重力送りダイカストとは異なり、これらのプロトタイプ技術では、次のような方法が採用されている。 高圧ダイカスト一方、H-13鋼の金型は、複雑な形状を最高レベルの精度で再現するために使用される。

の大きな利点は ラピッドプロトタイピング・アルミ は、生産グレードの材料の特性と材料にかなり近いということです。本格的な生産に使用されるものと同様の物理的・熱的特性を持つ材料を合金化することで、コストのかかる金型製作を必要としない、徹底的で精密な製品分析を伴う試作品の作成に役立つ。これが、この技術が、金型を製作しながら数万個の小ロットを生産するのに適している理由のひとつである。

とはいえ、一般に「鉄鋼プロセス」として知られるダイキャスト・ラピッドプロトタイピングは、プロセスの自然な制約のため、細長い、あるいは背の高いディテールを持つパーツには機能しない可能性があることに言及する必要がある。 

石膏型プロトタイピング：

さらに、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、ZA合金を含むさまざまな合金に適した重力ベースの鋳造法を利用するゴムプラスチック金型鋳造（RPM）と呼ぶこともできます。ステレオリソグラフィモデルは、部品形状の迅速な反復と修正において非常に重要な要素である、数週間以内の迅速なプロトタイプ生産を達成するための最良の方法です。

石膏型の試作は費用対効果が高いことが多く、石膏型の製作費用は通常、生産金型製作に必要な投資のほんの一部です。石膏型プロトタイピングの費用は、従来の金型製作の費用の約10%と見積もられていますが、ダイカストプロトタイピングの費用対効果の高いソリューションであることが示されています。

石膏型プロトタイピングはかなり広い範囲を持っていますが、特に2～24立方インチの形状に適しています。この方法は10個から100個のダイキャスト試作品を作るのに使われ、ハードダイカスト金型のような高いコストを必要としないため、プロジェクトに最も適しています。

これは石膏型プロトタイピングの利点であるが、設計者は部品形状を複雑にし過ぎないように注意すべきである。鋳造可能な形状であれば何でも再現できるため、ダイカスト鋳造のコストや製造上の課題が増える可能性があるからだ。

プロトタイピング・プロセスにおける類似ダイカストからの機械加工の利用

同じダイカストからの試作は、サイズや形状が似ている既存のダイカストを使用することで、現実的な方法で行うことができます。この方法は最も実用的で、複雑な形状の金型にも使用できます。  また、大きなダイカスト1個の厚い部分の機械加工が好ましくない小さな部品には、より実現性が高い。小型の歯車やネジ加工品など、工程や材料が自動で加工される部品の生産に最適です。

一方、ダイカストはプロトタイピングにおいて紛れもなく便利なものであるが、その反面、制約がないわけではない。第一に、プロトタイプの設計パラメータは、利用可能なダイカストのサイズと形状によって本質的に制限される。鋳物から機械加工するということは、生産用ダイカストの特徴である硬い表皮を取り除かなければならないことを意味する。

表皮除去がダイカストの機械的特性に及ぼす影響に焦点を当てた研究が行われている。例えば、Briggs & Stratton社の研究では、ダイカストから表皮を機械加工で除去した場合、降伏強度が10%、疲労強度が39%低下することが明らかになった。 アルミダイカスト.同じように、米国での調査結果も同様である。  S.  国立エネルギー技術研究所は、亜鉛ダイカストは表皮を除去すると降伏強度が約10%低くなることを示した。

鍛造・板材の加工技術

ダイカスト・プロトタイプの文脈では、アルミニウムやマグネシウムの板材や押し出し材からプロトタイプを作るための代替アプローチとして、展伸材や板材からの機械加工があります。展伸材や板材の鋳造品は、ダイカスト品よりも延性がありますが、圧縮降伏強度が低く、板材や押出合金の方向性のために方向性がある可能性があります。

溶製材やシート材からの機械加工には固有の限界があることに加え、材料特性や方向性が要求される場合など、特定のケースでは大きな利点があります。延性、圧縮降伏強さ、方向性などのトレードオフを繊細に分析することで、製造業者は溶製材や板材からの機械加工を利用して、厳密なニーズを満たす試作品を作ることができます。

プロトタイプ用適合材料 ダイカスト

ダイカストの原型は、性能レベルと用途に関する特定の要件を満たすために慎重に選択された様々な材料に基づいています。この段落では、最も一般的に使用されるダイカスト材料を検討し、その特徴的な特性を識別し、それらが異なる産業でどのように適用できるかを示しています。

1.アルミニウム

アルミニウムは、その優れた強度、軽量特性、耐腐食性により、試作ダイカストで使用される最も人気のある材料として残っています。この材料は最も汎用性が高く、自動車、航空宇宙、家電、通信などの産業で使用されています。ダイカスト アルミダイキャスト試作品 優れた寸法安定性と良好な表面仕上げを有し、詳細な部品や構造要素の製造に使用されている。 

2.亜鉛

亜鉛は、高い寸法精度、優れた強度、優れた耐食性で知られる鋳造プロトタイプの一般的な選択肢でもあります。亜鉛ダイカスト部品は、複雑な形状や高精度の用途に適しており、自動車、電子機器、医療機器、ハードウェア産業で使用されています。さらに、亜鉛は融点が低いため、生産サイクルを高速化しやすく、試作品の総コストを削減することができます。

3.マグネシウム

マグネシウムは、他の追随を許さない強度対重量比を併せ持つ素材であり、自動車、航空宇宙、家電産業における軽量構造部品として望ましい選択肢です。マグネシウムダイカスト部品は、高い剛性と耐衝撃性を含む優れた機械的特性と、卓越した熱伝導性を特徴としています。アルミニウムや亜鉛よりも高価ですが、マグネシウムの独自の特徴により、軽量化と性能の最適化が主な目標である試作用途に好まれています。

4.真鍮と銅：

真鍮と銅合金は、以下のようなニッチな用途に使用されている。 試作ダイカストこの種の金属は、耐食性、機械加工性、美観に優れているため、高い評価を得ている。この種の金属は、その優れた耐食性、機械加工性、美的特性により高く評価されている。このような部品は、電気コネクター、配管設備、装飾金物、精密機器などに使用されている。

プロトタイプのダイカスト技術を正しく判断するには？

正しい選択 ダイキャスト・プロトタイピング このプロセスでは、生産用のダイカスト鋳造方法と、プロトタイプの生産で通常使用されるこれらの部品の方法との基本的な違いを理解する必要があります。ダイカストによって開発されたプロトタイプは、合金組成や製造方法の違いにより、量産品とは異なる特徴を持つことを認識することが不可欠です。

例えば、ダイカスト部品は、そのほとんどが厚さ0.5mm程度の表皮で覆われており、製品の引張強度や疲労寿命を左右する大きな要因となっている。しかし、この表皮は試作品加工において問題となり、試作品を製造するために表皮の一部または全体を除去しなければならない場合がある。

鋳造品の機械的特性は、他の方法で製造された試作品とは異なる場合がありますが、それでも生産工程でダイカストを使用するのが最良の選択肢です。ダイカスト鋳造の物理的特性、例えば急速冷却、急速凝固、高圧成形などは、ダイカストプロトタイプを他のタイプのプロトタイプと一線を画す要因です。

ダイカストから製造される合金は、特定の鋳造方法に適合するように設計されていますが、重力鋳造や鍛造材または板材の機械加工には適さない場合があります。例えば、ダイカストで広く使用されているザマック合金グループは、ザマック3、5、7で構成されており、それぞれ4%アルミニウムを含み、独自の凝固速度と機械的特性を有しています。そのため、ザマック合金は重力鋳造のプロトタイプの機械的特性がダイカストと異なる可能性があるため、重力鋳造のプロトタイプには推奨されません。代わりに、ZA合金はダイカストの機械的特性をできるだけ忠実に模倣するため、重力鋳造の試作に推奨されます。

ザマック3、5、7はプロトタイプの鋳造には適さないが、機械的特性がプロトタイプの機能性に影響を与えないのであれば、プロトタイプの装飾要素に使用することができる。

結論

生産技術とプロトタイピング手法の違いは何かを理解し、最適な手法を選択する必要がある。 ダイカストプロトタイプ.バリエーションはありますが、ダイカストはプロトタイプの機械的特性の主な理由であり、合金の正しい選択は、他のダイカストプロトタイピングプロセスとの互換性のために不可欠です。このような洞察を利用することで、製品メーカーは、試作品の製作に必要な時間を短縮することができます。 プロトタイプ その結果、高品質の製品を自信を持って世に送り出すことができる。