金属材料と青いFDM部品からなる丸のこぎりのプロトタイプ

機能プロトタイプ

厳しい、精密なテストで設計を証明し完全にします

反復的な、すばやい製品開発が高度な3Dプリンティングによりもたらされます。産業用熱可塑プラスチックまたはデジタル素材で作られた機能プロトタイプは、生産用の金型を作成するもっと前に、次の製品がどのようになるかを明らかにします。

オーバーモールディングのシミュレーション

3Dプリントしたカラフルで硬質のゴム製ヘッドフォンのプロトタイプ

PolyJet 3Dプリンティング技術は、プリントの準備ができたオーバーモールディングパーツでプロトタイプを作成すると同時に2つ以上のマテリアルを噴射できる機能により、製品設計に革命を起こしました。

PolyJet 3Dプリントしたオーバーモールディングのモデル

オーバーモールディングは、2つ以上のマテリアルを組み合わせて単一のモデルを製造する成形プロセスです。通常、オーバーモールディングのモデルは、硬質プラスチックをゴムライクのエラストマーとシームレスに結合されています。これにより、電動工具、歯ブラシ、カミソリ、家電製品、医療機器などに共通して採用されている、柔らかな感触とノンスリップを実現することができます。

オーバーモールディング・モデルは、硬質の熱可塑性基板のモールディングから始まります。基板上に、熱可塑性プラスチック・エラストマー(TPE)が造形されます。プラスチック基板とTPEは、イン​​サート・モールディングまたはマルチショット・モールディングのいずれかで接合されます。

インサート・モールディングは、2–段階プロセスです。まず最初に、硬質の基板が造形されます。次に、別の射出成形機でモールドキャビティ内に配置し、TPEが基板上で直接射出されます。対照的に、マルチショット・モールディングは、単一の操作で複数のマテリアルを成形する射出成形機で行います。これにより、基板の造形直後にTPEをオーバーモールディングすることができます。どの手法を選択するかは、生産量、ツーリングコスト、パーツ設計を含むさまざまな要因によって異なります。

デジタルマテリアルを使ってプリントしたカミソリ

オーバーモールディング製品の設計に起因する課題に対処するために、企業はさまざまなプロトタイプ方法に頼っています。

オプション 1:プロトタイプの射出成形

時間と費用が問題でない場合、理想的な方法は、選択した基板とTPEマテリアルを用いてモールド・プロトタイプパーツを噴射することです。製造方法とマテリアルを使うことで、プロトタイプは、最終製品と同様の品質になります。この手法の問題点は、大きなコストと時間がかかり、柔軟性に欠けるということです。コストや納品は複雑さと規模によって異なりますが、通常、このプロトタイプの手法では、$6,000~50,000の費用がかかり、完了するのに3〜8週間かかります。

オプション 2:RTVモールド

インサートモールドの場合と同様、RTVモールドプロセスでは、1つのモールドを用いてベースコンポーネントを形成し、他のモールドを使ってオーバーモールド領域を形成します。各モールドでは、液状シリコンゴムを注入するパターンが必要です。パターンやモールドのコストは、通常、$1,000~5000の範囲です。リードタイムは、通常1〜3週間です。

用語

オーバーモールディングとその関連用語は、多くの場合、混乱して使用されるか、誤用されています。この理由の1つは、硬質の基板上の柔らかいマテリアルだけでなく、広範囲にわたる複数のマテリアル用途があることです。用語の明瞭さが不足しているもう1つの理由は、それらが成形パーツまたはベースプロセスの特性から由来しているためです。例えば、インサートモールディングの同義語としてオーバーモールディングを使用する場合もあります。この状況では、オーバーモールディングには、金属を含むあらゆるタイプのベースマテリアルに対する軟質または硬質のプラスチックのモールディングが含まれます。

一般に、マルチマテリアル・モールディングは、2つ以上のマテリアルでパーツを製造することに関わるあらゆる射出成形プロセスを記述する際に使用する、最も正確な用語です。この用語は、次のものを含みます

  • マルチショット
  • マルチコンポーネント
  • インモールド・アセンブリ
  • ツーショット
  • ダブルショット
  • マルチ射出
  • インサートモールディング
  • オーバーモールディング

Connex 3Dプリントを活用する理由

Connexプリントシステムは、過去5年間で最も重要な産業界の技術革新の1つである独自の技術を取り入れています。複数のマテリアルを噴射することで、単一のビルドプロセスでオーバーモールドが可能になります。モデルを迅速かつ低コストで構築することができます。これは、デザインがまだ流動的である場合に最適です。このソリューションにかかるコストはずっと低く、時間もかかりません。これは、プロトタイプを作成するための射出成形やRTVモールディングの代わりとして、急速に取り入れられるようになっています。

単一のビルドプロセスにおいて、わずかな作業でプロトタイプをプリントし、オーバーモールディングした製品のさまざまな変形をシミュレートすることができます。Vista社の活用事例に記載されているとおり:“Connexを活用することで、より少ない時間とコストでより多くの設計オプションを評価する機会が提供されます。”

3Dプリント・オーバーモールディングについてのヒント

硬質または軟質パーツのフルアセンブリに別のパーツを取り付けることができるようにするメカニズムを作成します。その後、Connexの機能を使って、1ビルドプロセスで最大9種類のマテリアルをプリントし、各モデルを組み付けて評価します。摩擦係数値評価のための各モデルにラベルを付けます。このラベルは、評価基準試験で最高のスコアを受けたのがどのモデルなのかを試験後に素早く判断するのに役立ちます。

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