金属・樹脂部品の試作方法とその重要なポイント│名古屋部品加工センター.com(愛知県)

2024年12月17日

試作は製品開発の重要なステップであり、プロトタイプを作成し、製品を実際に組み込む前や市場に投入する前に潜在的な問題を洗い出すプロセスです。試作を通じて、設計の妥当性や機能のチェックを行い、修正や改善を繰り返すことによって、最終的に優れたパフォーマンスを発揮する製品を完成させることを目指します。本記事では、金属加工を活用した試作の方法と、試作を成功させるためのポイントを解説します。

試作の重要性

試作を行うことで、製品の課題や改善点を早期に発見し、量産後に発生する可能性のある不具合を予防できます。適切な試作を実施することで、開発にかかるコストや時間、労力を削減することが可能です。さらに、試作を経てアイデアが具現化することで、機能や性能に対する要件が明確になり、プロジェクトが順調に進展します。試作は、製品の機能や性能、デザインの検証にも欠かせない要素であり、ユーザーのニーズに合った製品の開発を支援します。

試作の方法

試作方法には、切削加工、3Dプリンターによる出力、簡易金型など様々なアプローチがあります。通常、1個または数個の生産を前提とした加工方法が選ばれます。試作の目的や段階に応じて最適な方法が異なりますが、ここでは当社が提供する切削加工と3Dプリンターによる出力方法について説明します。

切削加工

多品種少量生産に適した試作方法で、加工精度が高く、使用する材料の選択肢も豊富です。そのため、実際に使用する前提で機能を試作できます。1個からの生産が可能で、納期も短縮できるため、迅速な試作対応が可能です。また、1000個以内の少量生産にも対応可能です。

3Dプリンター出力

3Dプリンターを使用した試作方法は、形状の自由度が高く、デザイン確認用として非常に効果的です。1個からの製作ができ、納期も短縮できるため、試作の初期段階で活用されます。特に、中空構造のデザインが可能で、独自の設計が必要な場合にも適しています。ただし、金属での製作は高価になることがあります。

試作と量産の違い

試作は1個または数個の生産を目的としており、量産とは異なり、コストや納期、加工方法などが異なります。試作は製品の機能、性能、デザインを検証するための段階であり、短納期で何度も評価を繰り返すことが可能です。量産では品質管理が最重要で、コスト削減が期待されますが、試作と量産では求められる要求が異なります。

試作成功のためのポイント

迅速な対応と納期重視

設計変更に柔軟に対応できる試作会社を選ぶことが重要です。試作の目的は、製品の問題点を見つけ出し、それを改善するサイクルを早く回すことです。そのため、試作品が迅速に届くことが求められます。対応スピードが速く、短納期にも対応可能な協力会社を見つけることが成功の鍵となります。

設計変更に強い試作会社

試作段階では、フィードバックを反映させた設計変更や材質変更、加工方法の変更が必要です。そのため、豊富な実績と知識を持つ試作会社との連携がスムーズな進行に繋がります。

量産を見越した設計

試作段階から量産を考慮した設計を行うことで、後々のトラブルを減らすことができます。製造工程やコスト、品質を考慮した設計をすることが、量産時のトラブル防止に役立ちます。

試作対応材質

名古屋部品加工センター.comでは、主に以下の金属材質に対応した切削加工を行っており、材料の調達から表面処理まで一括してお任せいただけます。その他の材質についても、お気軽にお問い合わせください。

金属

アルミニウム合金
ステンレス鋼
機械構造用炭素鋼（SC材）
クロムモリブデン鋼
一般構造用圧延材（SS材）
銅（純銅）
真鍮
チタン合金
マグネシウム合金
モリブデン
インコネル

樹脂

MCナイロン切削加工
PE（ポリエチレン）切削加工
ユニレート切削加工
POM（ジュラコン）切削加工
PET切削加工
ABS 切削加工
PPS切削加工

試作部品加工事例

MCナイロン平歯車製作

こちらは、ユーザー様の社内の装置に付いている記録計の部品を製作した事例です。平歯車が摩耗してしまい、動作不良になっているということでお問い合せを頂きました。こちらの製品のメーカーでは、生産中止品の修理に対応することができないということで、平歯車1個の製作を当社にご依頼を頂きました。製作にあたっては、現品をモジュールに照らし合わせて確認しました。モジュールｍは0.5、歯数40の直径は20.37、歯数18の直径は9.18で、MCナイロンにて旋盤加工、ギア歯車加工にて加工を行いました。

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樹脂フライス・研磨加工

こちらは、樹脂素材（架橋ポリスチレン樹脂）に対して、材料の切り出しから樹脂フライス加工、さらに平面研磨加工によって加工した部品の製作事例です。素材試験として使用されます。切り出した素材を六面フライス加工と側面加工でT字型にして、面粗さRa1.5以下に仕上げしています。その後、上面D36×W72と下面D28×W72の二面を平面研磨で仕上げました。徐々に砥石の番手を細かくしていき、最終的にはボラゾン砥石で面粗さRz0.5以下にすることができました。鏡面仕上がりで、ティッシュペーパーで拭いただけでも傷が付いてしまうほどの仕上がりとなっています。複数の加工工程を、精度の高い加工にも柔軟に対応することができる当社ならではの事例であると言えます。また、納期も2週間と非常に短納期です。

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真鍮スリーブ

継ぎ手に使用される真鍮製のスリーブの製作依頼がありました。外径はアヤ目のローレット加工m=0.3で滑り止め加工をして、内径は繋ぎ合わせる相手側の外径形状に合わせて、内径のはめ合い形状を切削加工しました。2種類各2個の製作して,1種類は外径にΦ2.0の横穴を加工して完成品としました。

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バキュームセンサースペーサー

電子機器の装置に使用されるスペーサーの製作依頼をいただきました。

アルミA5052材のプレートをt4.0Ｘ18Ｘ24の大きさに4面フライス加工を行い、装置と電磁弁を取り付ける穴加工、Ｍ3のタップ加工ピッチ12Ｘ18で2ヶ所、Φ2.5片面皿座グリ加工ピッチ12Ｘ18で2ヶ所行いました。

加工後、表面処理を白アルマイトで行い、納品を行いました。

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金属・樹脂部品の試作加工は、名古屋部品加工センター.comにお任せください

名古屋部品加工センター.comは、開発・量産の加工パートナーとして、車載・産業機器・医療をはじめ幅広い業界のお客様の必要な部品をワンストップにて提供してきました。

どんな開発案件も、設計からワンストップ対応致しますので、部品の試作先をお探しの皆様、是非一度当社にご相談ください。