CIM設計ガイドライン
この CIM 設計ガイドラインは、「従来型」成形技術によって製造される工業用セラミック製品 (アルミナ、ジルコニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素など) を対象としています。従来型とは、セラミック粉末を型に押し込み、「グリーン」または焼成前の状態で機械加工し、焼成した後、仕上げ研磨するものです。
セラミック射出成形を成功させるには、設計ガイドラインで均一な壁の厚さ、段階的な変化、アンダーカットと鋭角の回避を優先し、材料と許容誤差も考慮する必要があります。
セラミックの物理的特性
セラミックの物理的特性は、金属やポリマーとは大きく異なります。金属やポリマー部品をセラミック部品に置き換える設計においては、これらの違いを考慮する必要があります。そうすることで、設計が経済的かつ目的に適合したものとなることが保証されます。
例えば、金属部品の設計においては、測定された機械的強度特性の平均値を用いて設計計算を行うことがよくあります。これは、測定された強度の分布が通常狭いためです。しかし、セラミックスの強度分布は広くなる場合があります。部品の機械的信頼性が極めて重要である場合、セラミックスのワイブル係数と測定された平均強度とを組み合わせて理解することが重要です。
セラミック射出成形の設計上の考慮事項の詳細な内訳は次のとおりです。
1. 壁の厚さと均一性
均一性が鍵
段階的な移行
均一なセクションが不可能な場合は、異なる壁の厚さ間の遷移がスムーズかつ段階的であることを確認してください。
推奨厚さ
一般的に、壁の厚さは 1.2 mm ～ 3 mm が理想的ですが、特定のセラミック材料と部品の形状に応じて変化する場合があります。
薄い壁を避ける
壁が薄すぎると、空気が閉じ込められたり、金型のキャビティを充填するのが難しくなったりといった問題が発生する可能性があります。
素材を考慮する
選択したセラミック材料と推奨される壁の厚さの範囲を考慮する必要があります。
形状と特徴
シンプルな形
ツールのコストと製造の複雑さを軽減するために、できるだけシンプルで規則的なデザインを選択してください。
丸型部品
一般的に、円形部品は他の形状に比べて金型コストが低いため、可能な場合はその使用を検討してください。
アンダーカットを避ける
アンダーカットにより分割金型が必要になる場合があり、コストと複雑さが増します。
面取りと半径
応力の集中を軽減し、取り扱い中や脱脂中の欠けを防ぐために、エッジやコーナーに面取りや丸みを付けます。
ドラフト角度
金型からの取り出しを容易にするために、特に垂直壁のドラフト角度を考慮してください。
穴
穴の直径を最小に保ち、止まり穴のドラフト角度を考慮してください。
パーティングライン
バリを最小限に抑え、金型から部品を簡単に取り外せるように、パーティング ラインの配置を慎重に検討してください。
材料と許容差
材料の選択
強度、耐熱性、耐摩耗性などの要素を考慮して、目的の用途に適したセラミック材料を選択します。
許容範囲
許容差が厳しいと製造コストと複雑さが増す可能性があるため、現実的な許容差を設定してください。
品質保証
堅牢な品質保証プロトコルを実装して、製造された部品が指定された許容範囲を満たし、欠陥がないことを確認します。