フィクスチャーの基本と方法

治具の種類

治具に関しては、製造業者が利用する主な種類がいくつかあります。これらは組立治具、検査治具、マーキング治具、溶接治具で構成されます。   

1. 組立治具：これらの治具は部品や製品の正確な組立を支援します。治具設計により組立工程で部品を位置決め・固定し、部品が正確に嵌合し適切に機能することを保証します。組立治具の利点としては、組立速度の向上、精度向上、エラー削減、生産性向上が挙げられます。組立治具は主に自動車、家電製造、電子機器、航空宇宙産業などで使用されます。   
   
   
2. 検査治具：検査治具の用途には、品質管理においてワークピースを所定の位置に固定・保持するために使用される特定の装置や工具が含まれます。最も一般的な使用例はCMM（三次元測定機）との組み合わせであり、検査治具は検査時の精度、再現性、効率性の向上につながります。検査治具は航空宇宙、電子機器、自動車、精密製造分野で使用されます。  
   
   
3. マーキング治具：これらの治具は、ワークピースに正確で一貫性のあるマーキングを施す製造工程で導入されます。マーキング治具は、焼印、シリアル番号、製品ラベル、バーコード、部品識別など、マーキングの品質、効率、再現性を向上させます。特にレーザーマーキングは、レーザービームを用いて様々な材料に精密で永続的な印を付けます。航空宇宙、電子機器、自動車、金属加工産業でマーキング治具が利用されています。   
   
   
4. 溶接治具：溶接工程においてワークピースを保持・位置決めするための工具または装置です。これらの治具はワークピースを安定させ、適切な位置合わせを実現することで正確な溶接を可能にします。治具使用の利点には、溶接品質の向上、再現性の確保、生産性向上が含まれます。溶接治具は自動車、航空宇宙、建設、金属加工分野で使用されます。 

従来手法による治具の利点

製造や機械加工などの従来手法は、メーカーにとって固定具に特定の利点をもたらします。特定のカスタマイズが可能であり、これにより固定具の正確な適合性と機能性が実現されます。これらの特注固定具は、既存の製造設備や工程とシームレスに統合できます。 製造メーカーが自社内で治具を製造したり、手頃な価格で調達したりすることが容易であるため、従来手法に関連するコストは低くなる可能性があります。治具部品の修正が必要な場合、従来型治具は容易に調整または再加工が可能です。 

従来型固定方法の欠点

利点がある一方で、従来の手法は製造業者にとって課題も生じます。治具部品の再現性が不足しており、大量注文の場合、完全に同一ではない部品が生成される可能性があります。生産レベルにおいて、従来の手法は非効率的で待ち時間が長くなります。これにより納期遅延、利益損失、企業評判の毀損につながる恐れがあります。 

3Dプリント治具

治具を製造する別の選択肢として、部品を3Dプリントする方法があります。積層造形技術を用いることで、従来の方法では困難な複雑な形状を実現できます。この設計の自由度により、性能と機能性を最適化することが可能です。様々な用途や治具の組み立てをテストするため、積層造形技術による迅速な試作が可能です。迅速な試作により、設計を容易に反復・改善できます。  

積層造形では、熱可塑性樹脂、金属、複合材料、さらには特定の特性を持つ特殊材料など、多くの材料から選択可能です。特にFDMプリンターでは、ナイロン6、ポリカーボネート（PC）、ABS-CF10、ASA、PPSUなど26種類の材料が利用できます。  

リードタイムに関しては、積層造形は複雑な金型やセットアップが不要なため、従来の方法よりも迅速な生産を実現し、大幅なコスト削減につながります。オレック・マニュファクチャリング社は、FDM技術を採用したFortus 3D生産システムを活用し、組立治具を3Dプリントしました。これにより、従来の成形・鋳造で必要だった10万ドルに対し、わずか3万5千ドルのコストで済みました。 この65%のコスト削減は、Fortusの迅速な納期と部品を社内で印刷できる能力によるものです。