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大量生産をするのに欠かせない金型ですが、「金型を作るためには百万円～数百万円もの費用がかかる」「費用に見合うだけの生産量がなければ作るのが難しい」といった課題がありました。
しかし近年は、3Dプリンターで金型を製作するケースが増えています。3Dプリンターで金型を製作することで、通常よりも納期やコストを削減することが可能です。
ここでは、3Dプリンターによる金型製作の事例をご紹介します。金型製作に課題を感じている方、3Dプリンターの導入を検討している方は、ぜひ参考にしてください。
Humanetics社は、3Dプリンターを使用して熱硬化性プラスチック用の金型を造形しました。高強度・高耐熱ファイバーグラスを使用することで、過酷な環境下でも使用できる堅牢性を実現。150度までの温度下で、歪みを最小限に抑えながら長時間使用することができます。
スワニーと岡谷精密工業が、金属3Dプリンターで製造する金型「アディディブモールド」を開発しました。これまでの金型よりも耐久性が高いため、部品成形数3万～5万個の生産ニーズに応えることが可能です。
従来の切削加工では難しかった複雑形状にも対応できる上、費用やコストも削減することができます。
ドイツの部品メーカーRobert Seuffer GmbH & Coでは、射出成型の金型製作にストラタシス社製3Dプリンターを導入し、大幅なコストカットを実現しました。
従来は、サンプル品製造に、8週間＆4万ユーロかかっていましたが、3Dプリンターで製造することで、設計から出力まで3～4日、1,000ユーロほどで済むように。費用は97％減、日数でも50日以上の短縮を実現しました。
【目的別】商品開発・
製造を加速する
おすすめ産業用（業務用）
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Q. 3Dプリンターで作る金型は、量産用にも使えますか？
A.
材料と成形条件次第です。
樹脂型は試作や少量成形に向く場合があり、量産用の金属型では耐久性と冷却性能が課題になります。成形回数、温度、圧力を先に示してください。 先に成形材料、温度、圧力、必要ショット数を示すと候補を絞れます。試作用の樹脂型で形を見てから量産型へ進む場合も、必要な耐久性と寸法精度は別に評価します。
Q. 金属3Dプリントの金型でも、切削仕上げは必要ですか？
A.
嵌合面や成形面には後加工が必要な場合があります。
造形で複雑な冷却流路を作り、寸法が厳しい面を切削するなど、工程を組み合わせて考えます。 冷却流路を内部に設けても、成形面の粗さや分割面の密着は別に管理します。切削する面と造形のまま使う面を図面で分け、後加工工具の届き方も確認します。
Q. 金型を3Dプリントする費用は、従来工法とどう比べますか？
A.
金型単価だけでなく、成形サイクルと型寿命まで比べます。
冷却時間の短縮や設計変更の容易さが利点になっても、検査・仕上げ費が増えることがあります。同じ生産数量で総費用を試算してください。 型代だけでは、サイクル短縮による効果と型交換費を見落とします。同じ生産数を前提に、成形時間、不良、型寿命、補修費を並べた試算を作ります。
次は、何個生産した時点で費用差が逆転するかを、型寿命を含めて試算します。
外注待ちの長さ、ブレによるスピードの上げづらさ、大型・耐熱部品の作りにくさは、現場の生産性を下げます。 産業用（業務用）3Dプリンターを選ぶ際には、各課題解決に適した機能特徴を持つ製品を選ぶようにするとよいでしょう。ここでは、主な製造現場の課題別に、おすすめの製品を紹介します。
