ゴム試作の新工法!金型を使わずにプレス成型する「TR工法」のご案内

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ゴム試作〜小ロット量産のTR工法とは

TR工法とは-----

ゴム製品を成形/加工する方法はさまざまですが、量産品を大量に安く、速く生産するには金型によるプレス成型が最も多く利用されている技術です。

これは、金属(S50Cやナック材等)の板材に製品形状を彫り込み、そこにゴム材料を充填のうえプレスすることで、安定し生産できる技術ですが、ネックになるのが金型費用です。金型費用はゴムプレス成型において必ず最初に発生する費用ですが、どうしても高額になってしまい、ハードルを上げる要因となっております。

また、金型製作期間がかかるのもネックになります。昨今では3Dプリンター等の進展により、開発期間は短縮傾向にありますが従来からの金型成形では開発期間の短縮に貢献できませんでした。もちろん、大量生産においては金属型によるプレス成型が優れておりますが、試作や小ロット生産においては必ずしも最適な工法とは言えません。

このコストと納期を短縮するために弊社が提供するのが「TR工法」です。従来からの金属による金型ではなく、樹脂やアルミを用いた簡易型によるゴムプレス成型工法を弊社では「TR工法」と呼んでおります。

TR工法では樹脂やアルミを型材質として用いますので、型加工時間が大幅に短縮されることで、コストと納期で金属型にないメリットを提供させていただいております。

※掲載している写真等はお客様の了承をいただいたうえで掲載させていただきまた。

TR工法のメリット(ゴム試作〜小ロット量産)

TR工法のメリットは低コスト、短納期だけではありません。
ゴム製品の試作や小ロットで製作するうえで、ほかにも様々なメリットがありますので紹介させていただきます。

低コスト

金属を加工する金型の費用と比較して、加工性の良い樹脂やアルミの板材を用いますので、型の切削加工時間を大幅に短縮する事ができます。従って、金属型と比較してイニシャルコストを抑える事ができます。

また、TR工法は型の材質が違うのみで、ゴムプレス成型工法は金属型と全く同様の手順となりますので、切削加工した場合と比較して製品費用も抑える事ができます。(平均型費:80,000円 弊社実績型費:30,000円〜550,000円)
※従来金型費用と比較して30%〜70%ダウン(当社実績比)

短納期

型の加工時間がはやいうえに、型の設計から加工まで社内にてすべて行う一貫製造体制のため、短納期対応が可能です。

また、製品の製造は従来からのゴムプレス成型と同じですので、型が完成すれば製品は短納期にて対応することが可能です。

弊社では常に短納期対応できるようにマシニングを3台保有しており、通常納期1週間、最短3日目出荷を実現しております。また、加工用の板材は100角サイズから300角サイズまでの各サイズ、ゴム材料に関してはNBRやCRなどの合成ゴム汎用硬度を、シリコンゴムに関しては5度〜90度、および高耐久、耐熱性シリコン等の機能性シリコンも常時在庫し、短納期対応できる体制を整えております。

<弊社実績最短納期:受注後3日目にフッ素ゴムパッキン1000個出荷>
 ・1日目:注文書により受注。製品CAD/簡易型CADの設計後にCAMプログラムのうえ加工スタート
 ・2日目:AM型完成。午後よりプレス成型(成型時に製品検査を同時進行)。
      当日中に1000個生産完了のうえ2次加硫投入。
 ・3日目:2次加硫24時間投入後に数量確認および梱包、出荷。
 ※簡易型取数:48個取 プレス回数22回(余剰分含む)

寸法精度/面粗度

樹脂やアルミ材を用いたTR工法でも金属型によるプレス成型と同等の高い寸法精度を実現しております。弊社の基本寸法公差は「ISO 3302-1 Class M1」となりますが、別途図面に要求のある公差においては、随時、可否判断のうえ回答させていただきます。

また、型には金属型同様にブラスト処理することでマット目仕上がりにしたり、表面を磨く事で鏡面にも対応させていただいておりますので、ご要望の際はご相談ください。
※別段の指示がない場合は通常のツール目になります。

<ブラスト目>
・使用ブラスト:ガラスビーズ #300(弊社標準) #100
※サンドブラストについては型の耐久性が著しく低下する恐れがありますので型構造によってはお引き受けできない場合もあります。

量産品を見据えた材料選定

TR工法は樹脂やアルミ材を用いた簡易型成形であり、通常の金属型によるゴムプレス成型と型の材質が異なるだけで、その他の工法は通常のゴムプレス成型とおなじく熱と圧力を加えることで成形していきます。

したがって、量産で使用されるシリコンゴムやフッ素ゴム、NBRやEPDM、CR等、すべてのゴム材料で成型が可能であり、TR工法で製作された製品は量産検討の各種試験や検定等に用いていただけます。

また、弊社では支給材でのゴム成形も受けたまわっております。量産成形は従来取引先のゴム成形メーカーで検討されている場合は、ゴム材料を支給いただければ弊社にて収縮試験を実施のうえ試作簡易型の対応をさせていただきますので、ご遠慮なく相談ください。

弊社標準材料にて型製作まえに素材評価を実施したい場合はご相談ください。
使用予定材料にて試験片を製作のうえ提供させていただきます。
※原則、型製作が前提条件となり、試験片のみの要望はご遠慮ください。

<材料のよくある質問>

・ゴム材料に制約がありますか?
特にゴム材料に制約はありません。現状、金型成形で使用されるゴム材料はTR工法にて成形できます。ただし、特殊材料に関しては入手までに納期がかかったり、調達が不可の場合もありますのでご相談ください。
・硬度に制約はありますか?
こちらも制約はありません。シリコンゴムであれば5度から90度までを標準材料として在庫しております。また、CRやNBR、H-NBR、FKM、IIR、SBRなども汎用硬度(40度〜70度(材質により異なる))は標準材料として在庫しております。

自由形状

TR工法は量産金型と型の材質が異なるのみでその他の工法は全ておなじですので、自由曲面で描かれた製品やアンダーのある製品なども、製作することが可能です。

なお、形状によっては型の耐久性が持たない場合もありますが、部分的に金属部品を簡易型に用いることで、製品設計者の設計された製品を忠実に再現いたします。

※形状によってはどうしてもできない場合もあります。

<形状のよくある質問>

・肉厚はどのくらいまで薄くできますか?
肉厚の最薄は形状や面積、型の面付数(取数)に左右されますが、弊社実績としては0.05mmの膜厚が最薄です。
・入れ子の対応は可能ですか?
もちろん問題ありません。アンダーや細溝など入れ子対応型も多数の実績があります。

自由な色付け

シリコンゴムに限定されてしまいますが、自由な色付けが可能です。色配合、着色は全て社内にて対応いたしますので、お好きなカラーサンプルを提供いただければ、サンプルに合わせて配合を作成いたします。
※新規色配合設計費が初回のみかかります。

なお、合成ゴムに関しても色付けは可能ですが材料練り工場へ依頼することになり、少量対応、短納期、微妙な色表現の対応ができませんので予めご了承ください。

<色付けのよくある質問>

・カラーサンプルはどのような状態で渡したら良いですか?
現物で色が確認できる状態であれば、形状や状態に制限はありません。また、DICやPANTONEのカラーナンバーでのご指定でも対応させていただきます。ただし、FAXやメールにて色サンプルをお送りいただいた場合、現物色と異なる場合がありますので、ご遠慮ください。

・基準色はありますか?
ハイあります。右上写真のテストピースが弊社の基準色となります。全10色を用意しており、当該色のなかで選定していただいた場合は初回に発生する新規色配合設計費は不要となります。
ご注文の際にサンプル片をお送りいたしますので、現物にてご確認ください。

TR工法のデメリット(ゴム試作〜小ロット量産)

試作から小ロット量産に最適な簡易型によるプレス成型工法のTR工法のメリットについて紹介させて頂きましたが、金型による成形と比較してデメリットもあります。

このTR工法のデメリットについてもご紹介させていただきますので、TR工法を検討される場合に役立ててください。なお、製品形状や材質などによりメリット/デメリットも異なる場合がありますので、ご検討される際には是非、経験豊富な弊社スタッフにご相談ください。

※以前まで面粗度指定への対応は困難でしたが、技術の向上により面粗度指定に対応することが出来るようになりました(型表面のブラスト仕上/微鏡面仕上/鏡面仕上などに対応)。

耐久性が低い

TR工法は試作や小ロット量産にて製品をコストを下げて、簡易型にて成形する工法です。簡易型の材質は樹脂やアルミ等を用いるため、金属を用いる金型と比較して型の耐久性が劣ります。

ゴム製品の形状、ゴムの材質、品質程度によりますが保証生産数は数百ショットから数千ショットまでとなります。保証生産生産数量は保証ショット数に型の取数を掛けた数になります。

〇保証ショット数の例    
<取数> <保証ショット数> <保証生産数>
1個取 × 300ショット 300個
10個取 × 500ショット 5,000個
100個取 × 1000ショット 100,000個
※取数を増やすと型費用は増加し製品単価が減少します。
※製品サイズにより最大取数は変わります。
※保証ショット数は見積書に記載いたします。

改造が困難

もともと、ゴム成形型は型構造上の問題で樹脂成型(インジェクション成形)型と比較して、改造が柔軟に対応できません。彫り込み方向であれば改造できるとの認識の場合もありますが、ゴム成形型の場合は構造上困難なケースが多いです。

それを踏まえ、さらに樹脂やアルミ等の素材は金属素材よりも耐久性がおとるため、ゴム成形時のプレスの熱と圧力で型に歪みが生じてしまいます。

一度、歪みのでた型の改造できませんので、TR工法型の場合はほとんど改造できません。

なお、TR工法型はコストが安いため、場合によっては型を改造するより、新規で製作したほうが安い場合もあります。
※改造の場合は変更箇所の確認やデータ作成、現状型を加工機に乗せ精密な原点出しなど、新規型を製作する場合よりも加工時間は短いですが、その他の手間がかかります。

改造を検討される場合は、初回の型設計段階で改造を踏まえた設計をすることが望ましいため、初期段階にて事前にご連絡いただけると助かります。


TR工法にて実際にゴムの試作や小ロット量産した実績をご紹介

TR工法を有効に活用していただくために、今まで活用していただいた実績をご紹介させていただきます。なお、ご紹介にあたり許可をいただいているケースについては写真等を掲載させていただきました(ご協力感謝いたします)。開発案件等に関しては具体的な名称、形状、場合によっては素材等を非公開にしてご紹介させていただきます。

<実績案内1> 試作品で形状確認しテストマーケティングにも活用!

ゴムのオリジナル商品を製作したい!とのお客様からのご相談で、先ずは試作品を製作するのにTR工法を提案させて頂きました。 形状確認程度であれば、切削加工品での製作も良かったのですが、試作時にある程度の数量を作成し、ターゲットとなる顧客層に配布し使用感等のアンケートを取りたいとの要望がありましたので、金型成型時と同等クラスの品質(形状、材質、表面)で試作できるTR工法を活用して頂きました。

なお、お客様にて図面や3Dデータをご用意することが難しかったため、お客様の要望をヒアリングさせて頂きながら形状設計からお手伝いさせて頂きました。

<弊社にて対応させて頂いた工程>
・3Dソフトによる形状設計 (使用ソフト: Solid Works)
・指定色の調色 (オープンロール機)
・TR工法によるゴム試作品の製作 
(使用機器: ローランド製 MDX-540S & 50tプレス機)

<実績案内2> 短納期によるFKMパッキン(上項のメリット「短納期」にてご記載させて頂いた案件です)。

近畿地方の大手機械装置メーカー様からのご依頼にて突発的に必要となったFKMパッキンの特急案件です。生涯ロット4000個で受注後4日目に1000個は必要とのことでしたので、ジュラルミン型による簡易型での成形にて対応させていただきました。

・納期/数量 受注後4日目1000個納品、その後5日目に3000個納品。
・型材質 ジュラルミン型
・型取数 32個取
・ゴム材質 FKM(フッ素ゴム)70度 ※4種D対応

<実績案内3> 短納期によるFKMパッキン

某大手装置メーカー様からのご依頼にて、装置に使用されるゴム部品全てをTR工法にて依頼を受け納品させていただきましたが組立後の最終試験にて微量のガス漏れが発生。当初の材料を変更し、急遽、新たに低高度FKMにてパッキンを製作してほしいと依頼を受けました。アルミ型による簡易型での成形にて対応させていただきました。

・納期/数量 受注後3日目3個納品、その後100個納品。
・型材質 アルミ型
・型取数 3個取
・ゴム材質 FKM(フッ素ゴム)40度

<実績案内4> 短納期によるNBR、Oリング

某大手測定機器様から週末に連絡をいただき、休み明け月曜日にOリング200個をどうしても納品してほしいと相談をうけました。金曜日の夕方に図面を支給いただき、そのまま夜に型設計およびCAMプログラム、加工スタートし、土曜日の午前中に型完成、そのまま組み立て後に型検/生産をスタートし日曜日に200個を出荷しました。

・納期/数量 受注後3日目200個納品
・型材質 アルミ型
・型取数 9個取
・ゴム材質 NBR 60度

<実績案内5> 生産ロットの少ない装置のゴム部品

都内の装置メーカー様より生涯ロットで500台のみのゴム部品なので、イニシャル費用を極力下げたいとの要望にてアルミ型による簡易型成形にて対応させていただきました。
また、装置に使用されるゴム部品全て(7部品)を設計からお願いしたいとの要望にて、筐体を支給いただきゴム製品の設計から対応させていただきました。

・納期/数量 受注後1か月 各500個×7種
・型材質 アルミ型
・型取数 各2個取×3型(相取対応)
・ゴム材質 高引き裂きシリコン60度/EPDM60度

<実績案内6> テスト販売のためイニシャル費用を抑えたい 1

都内の雑貨品を扱うメーカー様にて、初めてゴム製品を展開するが販売予測が未知数のため、イニシャル費用を極力下げた工法で初回は製作し、ある程度の販売が見込めるようになれば、金型に展開したいとの要望でジュラルミン型にて初回は対応させていただきました。
また、ゴム商品のデザイン経験がないため、最終の設計は弊社にて引き受けさせていただきました。

・納期/数量 受注後1か月 各色100個
・型材質 ジュラルミン型
・型取数 6個取
・ゴム材質 高引き裂きシリコン50度(色作成あり)

<実績案内7> テスト販売にてイニシャル費用を抑えたい 2

都内の個人発明家様からのご相談にてご自身が考案された商品を形にし、テスト販売してみたいとの要望にて先ずは取数は少ないため製品価格は高くなってしまうが、イニシャル費用が抑えられるアルミ型を提案させていただき対応しました。

・納期/数量 受注後1か月 各色30個×4色
・型材質 アルミ型
・型取数 2個取
・ゴム材質 シリコン90度(色作成あり)

<実績案内8> ご自身で使用されるゴム部品をつくりたい

都内の個人様よりご相談いただきました。ご自身で使用されるゴム部品を製作したいとのことで、手書きスケッチを用意していただき、弊社にてCADを製作のうえ製品を製作させていただきました。

・納期/数量 受注後1か月 各色30個×4色
・型材質 アルミ型
・型取数 2個取
・ゴム材質 シリコン90度(色作成あり)


試作や小ロット生産に優れたTR工法とその他の工法との比較

今まで、金属型を用いたゴムプレス成型(従来工法)とTR工法を比較して紹介してきましたが、ゴム製品を製造する工法は他にも多数の工法があります。ロット数量や形状、材質、目的によって最適な工法で製造するこで、コストと納期、品質においてメリットが得られます。
以下に簡単ですが、従来工法とTR工法の“メリット”と“デメリット”を表にして記載しますので参考にしてください。また、ご自身で判断できない場合はお気軽にご相談ください。弊社にて最適な工法を提案させて頂くとともに、弊社にて対応できない工法においては、弊社からの手配はもちろん可能ですが各製造工場に直接ご相談をご希望の場合は、ご紹介させていただきます。

ゴム試作工法の比較
工法名 工法内容 メリット デメリット
金属型による
プレス成型
成型したい形状を彫り込んだ金属製の型にゴム材料を投入し、プレス機により熱と圧力をかけて成型する工法で同じ物を大量に生産するのに優れた工法 ●ゴム製品の寸法精度が高い。
 ISO 3302-1 Class M1
●様々なゴムの材質にて成型が可能。
●自由な調色(ゴム色)が可能。
●金属のため型耐久性が高い。
 ※3万ショット程度の生産が可能。
●金型費用が高額。
●金型製作日数がかかるため。
 短納期対応が出来ない。
 通常の試作納期は2〜3週間程度。
ゴム切削加工 ゴムの塊をマシニングや旋盤等の切削加工機を用いて、形状を削り出す工法で試作や小ロット生産に優れた工法 ●型を必要としないためイニシャル費用がかからない。
●ブロックのゴムを削るだけなので短納期が可能。
 通常5〜10日程度
●様々なゴムの材質にて試作が可能だが低硬度(やわらかい)ゴムの加工は出来ない。
通常はゴム硬度40度〜90度まで。
●ゴムのブロックは規格品のた
め調色は原則不可能。
●ゴム製品の寸法精度は低い。
JIS B 0405 粗級
●複雑な形状や薄物の削りは苦手
ゴム抜き加工 ゴムシート材を抜き型やプロッターと呼ばれるカッティング加工機を用いて形状を加工する工法で、主にフラットな形状の製品を製作するのに優れた工法 ●抜き型の場合は型が必要となるが通常の成形型と比較して安いためイニシャルコストが安くできる。プロッターによる加工は抜き型は不要。
●ゴムシートを抜くだけなので短納期が可能。
 通常5〜10日程度
●フラットな形状しか製作できない。
●シート材は市販されているものに限定されるため、ゴムの材質/硬度/厚み/色において自由に選択できない。ただし、シート材を特注で製作した場合はコストはかかるが可能。
液状材料注型 成型したい形状を彫り込んだ樹脂製の型に液状のゴム材料を注入し硬化させる事により成型する工法で試作や小ロット生産に優れた工法 ●金型費用と比較して樹脂型は低コストで製作できる。
●通常型納期は1週間程度。
●ゴム製品の寸法精度は中程度。
●ゴムの材質が液状シリコンもしくはウレタンゴムしか選択できない。
●調色の範囲が限定される。
 ※原色系のみ(赤,青,黄,etc)
TR工法 成型したい形状を彫り込んだ樹脂製や軽金属の型にゴム材料を投入し、プレス機により熱と圧力をかけて成型する工法で試作や小ロットに優れた工法 ●通常型納期は1週間。
●液状シリコン注型と比較して、ゴム成型時間を大幅に短縮できる。
 <液状シリコン注型>
 製品成型時間:1個数時間
 <TR型ゴム成型>
 製品成型時間:1個15分
●製品成型時間が短いため、型費用は液状シリコン注型型と同等程度だか、製品費用は低コストにて対応できる。
●ゴム製品の寸法精度は中程度
 ISO 3302-1 Class M1
●様々なゴムの材質にて成型が可能。
●量産と同じ材料にて成型が可能。
●自由な調色(ゴム色)が可能。
●耐久性は500shot程度。
●イニシャルコストは発生する。



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