生産中のガスアシスト射出成形技術

ガスアシスト射出成形(GAIM)製造技術は、ガス注入方法によって部品の性能を向上させる。標準射出成形（SIM）は、材料射出期間中、金型キャビティ内でガス射出が行われるため、手順が異なります。このアプローチは、従来の方法としてのSIMと比較して非常に重要です。それは、部品の品質と材料の消費を削減し、改善します。全体的な影響は、生産部品の高レベルで複雑な形状と薄い壁です。

GAIMの基本原則

オペレーターは、ガスアシスト射出成形によって金型キャビティに正確な量のガスを導入する。溶融プラスチックの工程は、ガスの導入が完了する前に行われる。ガスは、既存の部品内に中空の中心部を作り出します。このコアにより、製造工程で必要な材料と重量の両方を削減することができる。この方法は、システムの構造的品質と完全性を維持します。

材料の注入

ガスアシスト射出成形は標準的な射出成形の始まりである。高圧の金型キャビティに射出溶融プラスチックを入れます。強い力でプラスチックは金型に入れられ、正確な部品形状が作られます。GAIMの製品は、通常の射出成形よりも優れています。

ガス噴射ステージ

窒素ガスは、コアを充填する際にウェルクラフトノズルを通過する。ガスはガス流路を通り、プラスチック材料を通過する。ガスがコア内の溶融プラスチックを調整する圧力を発生させます。このプロセスは、適用可能な材料の量、薄い外壁、ガスビンを最小限に抑えます。

冷却ステージ

ガスアシスト射出成形プロセスの第三段階は冷却段階である。冷却段階では、製品の形状がすでに出来上がっているため、時間を要する。冷却段階はガス注入段階の前に行われる。その目的は、プラスチック材料をガスバブル上で固化させることである。このプロセスは、ガス流路の断面へのガスナビゲーションに従う。アプローチは一般に半円形である。プロセスとしての固化は、中空部分が崩壊しないようにします。さらに、ガスの冷却速度を均一に保つ役割もある。この冷却プロセスは、プラスチックを効果的に固化させるために不可欠です。

射出成形

最終段階は金型の排出である。金型を開いて完成品を取り出す。金型に入るのは、指定された時間が経過する前でなければなりません。金型が開いてエアギャップから抜け出るとき、ガスが重要な役割を果たします。金型内の空洞が残りの部分を完成させる。金型成形後、部品は開いた金型部分から外に出る。

GAIMの主な提案者

ガスアシスト射出成形には、必要不可欠な部品の適切な構造が依然として重要である。

• ガス噴射システム： ガス注入システムの達人は、ガスアシスト射出成形作業を容易にする。このシステムには、窒素供給圧力の調整と、ガスの流れを制御する制御バルブが含まれています。ノズルはその設計を利用して既存のガスを金型キャビティに運びます。
• 射出成形機 ガス流管理のための特別なバルブと制御装置は、ガス注入システムの統合によって標準的な射出成形機を大きく変える。メーカーは、標準品の同時製造とガスアシスト成形を一つの設備で行うために、更新された製造設備を導入します。これは、メーカーの生産コストを削減します。

金型設計

設計された金型は、成形部品内に中空要素を生成する適切な気流のためのガスアシスト機能を備えています。適切なガス分布を達成するためには、適切な金型設計を組み立てることが不可欠です。ガスは弱点に沿った特定の割れ目を通り、重要な部分を形成する。射出成形用金型は、ガスが金型空間に入ることができるような特徴を備えていなければなりません。

標準的な射出成形との比較

ガスアシスト射出成形の材料は、この方法の効率的な要因による性能の向上が必要です。旧来の射出成形では、部品形成のために完全なキャビティ材料が要求される。その影響は、特に厚くて大きな部品に使用される材料の量が多いことです。一方、ガスは中心部に空洞を作ります。その効果は、強度と耐久性を維持するために使用される材料の量が少ないことです。

重量の軽減： 材料の使用量が限られているため、軽量化に有利です。ガスアシスト成形では、成形品の中心部に空洞ができるため、軽量化と強度の向上が実現します。標準的な射出成形では、キャビティに充填材を入れる必要があり、余分な重量コストがかかります。そのため、ガスアシスト成形に比べ、充填は無駄となります。

表面仕上げと品質： ガスアシスト射出成形は、標準的な射出成形による部品よりも多くの表面仕上げを提供することができます。ガス注入による圧力は、材料の流れ、空気、欠陥を取り除くのに役立ちます。

サイクルタイムフレーム： ガスアシスト成形は、標準的な射出成形よりも1サイクルに要する時間が長い。ガス射出成形の冷却時間よりも長い時間を必要とする。サイクルタイムは短時間で完了することもある。標準的な射出成形技術は、複雑な形状や軽量の用途では困難となる、短時間の加工を行う際の課題に直面している。

部品設計の柔軟性： GAIMは、複雑な形状を必要とする部品作成に優れています。また、薄肉やテクニカルな内部構造にも対応できます。一般的な射出成形プロセスでは、製品設計に中空コアを作ることは難しいか、不可能です。

ガスアシスト射出成形を使用する場合

ガスアシスト射出成形は、高品質の表面仕上げを必要とする産業にとって不可欠な技術です。ガス圧は、エアトラップによるエラーや欠陥を排除するのに役立ちます。また、厚い壁を作る標準的なアシストプロセスで典型的な、フローラインやヒケを可能にします。より滑らかな表面仕上げは、後加工の必要性を最小限に抑えます。

大幅な部品削減と軽量化

ガスアシスト射出成形は、大型部品の開発や軽量化に欠かせない。ガスアシスト射出成形は、薄肉成形に重点を置くことで軽量化に貢献する。大型部品は、成形品内部の中空部分から形成される。プラスチック部品、特に自動車、消費者製品、航空宇宙分野では、最小限の重量レベルが重視されている。使用されていない重量の割合は20～40％である。構造的完全性は、シートバックやトリム部品の強固な完全性を確保しながら、ダッシュボードの情報提供による生産を可能にするため、この製造工程で不可欠な成果である。

複雑な構造の開発

ガスアシストを使用した射出成形プロセスは、複雑なデザインや細長い壁構造を必要とする部品の製造に適切な結果をもたらします。メーカーは、複雑な内部構造の製造をより簡単にするために、ガス射出で中空空間を実現します。自動車産業は、ガスアシスト射出成形によってバンパーや内装パネルを開発することができます。デザインは、従来の射出工程とガスアシスト工程の中間にある。メーカーは、相当な寸法の壁や高圧で固体の材料を扱う難しさに直面している。

限定的な材料の使用

大量生産において原材料費は重要な役割を果たすため、メーカーは積極的に監視している。アシスト射出技術は、製品の強度性能を損なうことなく、材料費を削減する上で非常に重要である。このプロセスは、主に大量の部品を生産する場合に必要である。コスト削減のアプローチは、自動車産業で典型的であり、工業用ハウジングエレメントのような家電部品にも使用されています。

内部構造部品

GAIMは、空洞、リブ、溝などの内部形状を必要とする部品のためのソリューションです。このプロセスは、内部形状と共に中空構造の製造を可能にします。標準的な射出成形が直面する利点は、克服することが困難である。このような技術から派生した重要な医療機器には、ボトル、注射器、容器などがある。

ガスアシスト射出成形に使用される一般的な材料

ABS

アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ABS）は、GAIMの事業を牽引する主要原料のひとつである。ABSは、優れた流動性、適切な機械的特性、加工のしやすさを備えている。ABSは消費財や電子ハウジングの生産に不可欠である。ABSはガス透過性に優れているため、ガスアシスト射出成形プロセスに適しています。

PP

ポリプロピレン(PP)は、自動車産業や包装産業に有効である。優れた熱安定性と流動性により、中空構造内の複雑な部品を形成し、強度を高めることができる。ポリプロピレンの優れた耐薬品性は、化学的に過酷な環境に適しています。

PA

ポリアミド（ナイロン）は、高い機械的強度と耐熱性を持つGAIMにおいて極めて重要である。GAIMプロセスは自動車部品を効果的に生産し、その応用範囲は医療、工業、電気部品にまで及ぶ。とはいえ、効果的なコントロールが要求され、時には高粘度になることもあります。

PC

ポリカーボネート(PC)は、ハイレベルなGAIMパーツの製造に役立っています。GAIMプロセスは、寸法安定性、耐性、衝撃性、透明性に重点を置いています。カーボン構造は、より大きな製品の一部を形成します。その高い熱安定性と強度は、高温環境下での部品に適しています。また、ガス透過性もあるため、GAIMプロセスにも有用である。とはいえ、起こりうる欠陥を避けるためには、効果的な価格管理が必要である。

追記

GAIMは、重要な素材であるポリスチレン（PS）に対して効果的な性能と互換性を発揮します。設計者は、優先順位が最も高い場合にコストを節約するために、PSをシステムに利用しています。PSの素材特性には、低強度、耐熱性、製造の容易さなどがあります。

PE

ポリエチレン（PE）は、様々な工業部品や容器を製造するガスアシスト射出成形技術に使用されている。この材料は、流動性、耐薬品性、耐衝撃性を発揮します。適用時の特性は良いものの、PEは他のGAIMプロセス材料よりも耐熱性が低い。

エンジニアリングプラスチック

エンジニアリング・プラスチックは、1つのカテゴリーに分類される材料の総称である。エンジニアリングプラスチックを構成する3つの材料は、PEEK、PEI、PPSである。PEEK、PEI、PPSの3つのポリマーは、その優れた機械的性質と確かな化学的・熱的特性により、必要不可欠な機能を提供します。その用途の特徴から、航空宇宙企業、医療機器メーカー、自動車メーカーなどが潜在的なユーザーとなっている。材料の生産には、現在市販されている最先端の成形システムが必要です。

ガスアシスト射出成形のメリットとデメリット

メリット

• 複雑な部品設計： 金型を通してガスが注入され、ボイド・チャンネルやキャビティなどの構造要素が形成される。キャビティとリブ・ソリューションは射出成形されます。このシステムは、高度な機能的結果を生み出す複雑な形状の製造を可能にします。さらに、このプロセスは、同じ製造ステップを踏みながら、設計の柔軟性と美観、柔軟性と美観の複雑で挑戦的な多機能部品をもたらします。
• 設計のための少ない材料： ガスアシスト射出成形の中空コアは、通常の射出成形よりも使用する材料が少ない。20～40％以上の材料は適用されません。体積が小さいことは部品にとって有益であり、20～40パーセントの無駄や金型の過充填を減らすことができます。製造業者にとっては、材料費の削減が経済的な工程を生み出すというメリットがある。
• 軽量化： ガスアシストプロセスは、構造的な完全性を維持しながら軽い部品を作るのに役立っています。ガスアシスト射出成形では、ガスアシストされたドアパネル、冷蔵庫のトレイ、飛行機メーカーにとって、中央の空洞が非常に重要です。 このような製品は、より軽量であることが重要であり、軽さは全体的な性能の向上につながります。軽量化は輸送に不可欠であり、全体的な費用対効果を高めます。
• 表面仕上げの向上： ガス圧全体が成形時の欠陥低減を強化します。シンクマーク、フローライン、エアトラップは、成形中に発生しやすい欠陥です。成形可能な部品は優れた外観を必要とするため、表面仕上げの品質は滑らかで一貫した状態に達します。表面の小さな欠陥は、仕上げのための最小限の後処理を必要とするため、時間と生産コストを節約することができます。

デメリット

• サイクルタイムが長い： ガスアシスト射出成形プロセスは、追加のガス注入や冷却など、より多くの工程を必要とするため、期間が長くなる。この工程は、ある分野では競争力がある。しかし、工程が増えるため、追加時間が課題となる。高速製造環境では、生産速度に影響しないため、工程以外の要素が優先される。この技法は、迅速な生産期間が重要な要件である場合には、あまりうまく機能しない。
• 適用される素材を特定のセットに限定する制限： ガス透過に抵抗し、流動特性が悪い材料から作られた製品は、製造時に問題となる。ガス注入プロセスとその成功を妨げる。高粘度を示す材料は、不完全な金型充填の原因となり得る。また、不完全な充填や不適切なガス分配の原因となることもある。完成品に広範な欠陥が現れます。メーカーは、製品に適した材料を選択する必要があります。ガス成形による製造工程では、これらの工程に適した機能を発揮する材料が必要とされるため、材料の選択肢が少なくなってしまうのです。

結論

ガスアシスト射出成形は、優れた結果をもたらす柔軟な製造技術である。主に材料の軽量化と製品の高品質化により、標準的な射出成形プロセスよりも大きなメリットをもたらします。溶融部品の中空コアにガス射出成形を採用することは、メーカーにとって鍵となる。価格管理システムを効果的に適用し、生産時に起こりうる問題を最小限に抑える必要がある。ポリスチレン（PS）は、GAIMが効果的に機能する不可欠な材料である。GAIMが不可欠になるのは、優先順位管理とともに節約が不可欠な場合です。PSは、単純な加工性、低い強度、優れた耐熱性という3つの主要な特性を持っています。自動車、医療、航空宇宙、消費者などの主要産業は、ガスアシスト射出成形を取り入れることが重要であり、その恩恵を受けています。