CASE STUDY活用事例
Innovative Plastics
- コスト削減
- 開発期間短縮
- Studio システム
米国アラバマ州北部で最大級の射出成形会社Innovative Plastics社はStudio システムを使用して数種類の金型のコアやキャビティを3Dプリント。従来の製造工程に比べて大幅に時間を短縮しました。
00 概要
1989年に経験豊富な成形、金型作成者によって設立された米国アラバマ州のイノベーティブ·プラスチックス社は、今日ではアラバマ州北部で最大級の射出成形会社となっている。同社は、南東部の自動車、レクリエーション用ボート、医療機器、消費者製品の各業界向けに金型や成形品を製造している。
01 挑戦
プラスチック部品の最も一般的な製造方法である射出成形は、溶融したプラスチックに圧力をかけて金型に押し込みます。数秒後にプラスチックが冷えて金型を開き、固まった部品が排出され、このサイクルの繰り返しです。
今日、射出成形プロセスは、子供のおもちゃから自動車部品、手術器具に至るまで、非常に多様な部品や製品の製造に使用されています。
イノベーティブ·プラスチックス社のように、このプロセスを専門とする企業が直面する課題の多くは「スピード」という1つの重要な問題に帰着します。
製品の設計が常に繰り返され、年間数千万個のプラスチック部品が必要とされる射出成形企業は、ダウンタイムを最小限に抑えるために新しい金型の作成や製造ラインの再編成を迅速に行う必要があります。
“イノベーティブ・プラスチックス社では、設計段階から試作、最終生産に至るまで、お客様に最先端のサービスを提供することを目標としています。
私たちはお客様のために積層造形その一環として、私たちは金属3Dプリント技術と、それを使った金型部品の製造方法を検討し始めました。
Desktop Metal™ Studio System™を選んだ理由は、その使いやすさと、使用できる素材の豊富さにあります。私たちにとって、3Dプリントはコストと時間の大幅な削減につながります。“
—
Tom Kerr
Tooling and Program Manager
Innovative Plastics新製品のための金型を迅速に作成するだけでなく、成形企業は生産性を高めるために、プラスチックを射出し、冷却し、部品を排出し、再び閉じるまでのサイクルタイムを短縮することを目指しています。24時間の連続生産に換算すると、わずか数秒のサイクルタイムの改善でも25%以上の生産量の増加につながります。
こうした課題に対応するため、イノベーティブ·プラスチックス社は金属3Dプリントをはじめとする次世代の製造技術に投資しています。
02 最新の金型製作ツール
イノベーティブ·プラスチックス社のエンジニアは、Studio System™を使用して数種類の金型のコアやキャビティをプリントしたところ、従来の製造工程に比べて大幅に時間が短縮されたことを確認しました。 CNC加工やワイヤー放電加工などの従来の方法では、金型の製作に約6週間を要していました。
しかし、Studio System™は複雑な固定具を必要としないため、エンジニアは1週間以内にパーツをプリントすることができます。製造後の工程を考慮しても、3Dプリントされた金型はわずか2週間で使用可能となり、製造ラインのダウンタイムを削減することができました。コストは6,000~8,000ドルで、これには重要な寸法を満たすための機械加工の費用も含まれて います。プリントされた金型は、12,000ドルもかかる従来の方法で製造された金型よりもはるかに安価です。
リードタイムとコストの削減に加えて、3Dプリントでは、コンフォーマル冷却管など通常では製造不可能な機能を金型に組み込むことができました。
金型の冷却を早めることでチャンネルは金型のサイクルタイムを最大5秒短縮し、1日により多くの部品を生産できるようになりました。生産の高速化により顧客からの注文に迅速に対応し、リードタイムを短縮してより多くの仕事を受注し、競合他社よりも優位に立つことができました。
しかし、金型をプリントすることには、目に見えないメリットもあります。
Studio System™での1回のプリントに必要なオペレーターの時間は装置間の部品移動に必要な20~30分程度で済むため、熟練したCNCやEDMのオペレーターは他の作業に集中することができ、工場の効率が向上しました。
03 なぜDesktop Metal™なのか?
いくつかの金属製3Dプリントシステムを検討した結果、イノベーティブ·プラスチックス社はStudio System™を導入しましたが、その理由の一つは、使用可能な材料の種類が豊富であることでした。
エキゾーストカバーの金型は17-4ステンレススチールを使用していましたが、エンジニアはH13工具鋼を使用して金型を作成し、その優れた熱間硬度を利用して、高温高圧で何十万回ものサイクルで研磨材を成形しても金型の機能を維持できるようにしました。
工具鋼のような合金はより高い圧力で材料を注入することができ、より精密に細部を成形することができるため金型に適しています。

04 評価
Studio System™で金型のキャビティやコアをプリントすることは、イノベーティブ·プラスチックス社にとって時間とコストの両方を大幅に削減し、さらに射出サイクルタイムの短縮を可能にしました。
これにより、必要に応じて新しい金型を迅速に製造し、ダウンタイムの少ない製造ラインを実現することができました。
アディティブテクノロジーは、金型のインサートやその他のパーツの修理や交換を従来の製造方法に比べてはるかに早く、少ない費用で、簡単に行うことができます。
また、金型部品にコンフォーマルな冷却チャンネルを追加したことも大きな効果をもたらしました。成形サイクルタイムをわずか5秒短縮しただけで、排気カバーキャップの生産量を1日あたり3,400個以上増やすことができたのです。