研究開発された技術紹介

電気自動車(EV)や自動運転などの次世代化が進み、軽量化ニーズが高くプラスチック使用料の増加が見込める自動車業界をメインターゲットとして、従来にはない生産の効率化と低コスト化を実現するプラスチック射出成型用金型を開発する。
具体的には、東邦工業で以前に個々の技術として実績や検討経験がある、一つの金型で異形状部品を多数成形できるファミリーモールド及び、スタックモールド技術と、工程削減が見込める自動型内ゲートカット技術を統合し、それぞれの技術課題を解決し高度化する。

本開発に採用した技術の課題を解決するために、下記研究開発を実施した。
・異形状多部品成形技術であるファミリーモールド及び、スタックモールドの研究開発
-樹脂流量バランスの最適化
＊サイズが違う単純形状部品を多数配置し、金型設計段階で流動解析(CAE)にて流量バランスの良い状態を確認。
＊上記流量バランスが良い状態でファミリー+スタックモールド金型を製作し、実際の試作成形にて解析の成形条件と比較。
＊上記を3パターンの形状(金型)で比較検討し、解析精度を向上させた。
-最適な部品配置技術の確立
＊量産を想定した実際の部品を多数配置し、前項目と同じように解析と実際の金型にて成形条件を比較。
＊上記を5パターンの形状(金型)及び、3種類の成形機サイズで比較検討し、実際の自動車部品を適用するための条件及び、ノウハウを蓄積できた。
・自動型内ゲートカット技術との統合の研究開発
-上記ファミリーモールド及び、スタックモールドの研究開発で製作した金型に自動型内ゲートカット構造を盛込み、ゲート箇所の増加による作動バランス及び、部品毎のゲート形状の違いによる作動タイミングなどの検証、改良を実施した。

・異形状多部品成形技術であるファミリーモールド及び、スタックモールドの研究開発
-各部品への流量バランス確認は、現状の解析手法で実際の成形とほぼ同等の結果が得られた。
-スタックモールド金型2面分トータルの部品投影面積が成形時の型締力に影響し、1、2面の部品投影面積を出来るだけ重ね合わせることで効率的な成形ができることが分かった。
-また、成形サイズに対する部品の投影面積及び、体積割合が、解析からの実際の成形条件予測値に影響することが分かり、1面分の解析から2面分の実際の条件予測をするための基礎が整った。
-上記を踏まえ、部品配置、ランナー形状を解析にて検証し、実際の各型締力サイズ金型で目標以上の部品数を成形できた。850tサイズ金型には、100tサイズ金型部品28個の配置を想定できる。
-生産性改善率は、部品毎に金型を製作した場合に対し、850tサイズ金型で、金型費17.5%、成型工程費40.3%、ゲートカット工程費50%、工程にかかる時間65%、それぞれ削減できた。
・自動型内ゲートカット技術との統合の研究開発
-スタックモールド金型を成形機取付時、可動側面は想定通りゲートカットできた。

今回開発した技術は、川下製造業者が、ファミリー+スタックモールド金型で異形状部品を多数同時に成形することができる。
金型数、成形工程数の削減、また自動型内ゲートカット技術による別工程のゲートカットを削減することを見込める。更には、それに対応した成形機などの生産設備の削減及び、 1度に多部品を成形できることによる後工程(塗装、印刷、組立など)も含めた管理工数の効率化を見込み、製品トータルで生産コストを削減することが目的である。

東邦工業は、SUBARUのTier1であり、また、他メーカー部品も多数手がけている。そのような中で、本田技研工業より、異形状多部品成形技術であるファミリーモールド金型開発の依頼を受け製作・出荷し、スタックモールド金型開発についても打診を受け検討した実績がある。
本研究開発による、生産性の効率化、低コスト化の方向性は、川下製造業者ニーズに合致してい ると考えられる。

今回開発したファミリー+スタックモールド技術及び、自動型内ゲートカット技術を統合した金型により、一つの金型で異形状部品を多数成形することが可能となり、更に、成形工程中に金型内でゲートカットされるため、成形工程数削減による効率化、低コスト化が見込める。

まずは、研究開発を続けると共に、東邦工業の既存取引先の中でメイン ターゲットである自動車業界の川下製造業者へ、本金型による生産性の効率化及び、部品コスト削減案などを提示し、既存部品の金型増設時や、次機種部品への採用を提案していく。
次に、実際の採用に向けた準備、設備投資を実施し、自動車業界への実際の金型及び、部品の受注につなげる。また、医療、エネルギー、航空などの自動車以外の既存取引先への提案も進めていく。
将来的には、自動車業界より受注した金型及び、部品の販売を開始する。また、その実績をもとに、医療、エネルギー、航空などの取引先への提案を続け受注数を伸ばすと共に、新規市場ニーズ調査、営業活動、展示会への出展などで新規取引先案件の受注にもつなげる。

・実際の自動車部品により、現状の量産品と同等の部品品位、精度を出すための成形条件幅を確認し、量産に適用できる部品を検討する必要がある。
・スタックモールド金型両面の自動型内ゲートカット技術を確立するため、固定側面を別機構で動作させる追加構造を取付ける検討が必要である。
・同じ金型に盛込む部品の体積差に対するランナー形状、部品配置技術の向上、更には今回の研究開発では確認できなかった、スタックモールド金型2面の部品体積差に対する成形条件の確認を進める。
・水管配置及び、組立性や分解性などが、より効率的なスタックモールド金型構造の検討を進める。
・過去に実績のない、金型以外の生産設備であるスタックモールド金型用の成形品自動取出機構造の検討が必要である。