MIM設計ガイド
金属射出成形（MIM）は、プラスチック射出成形の設計自由度と鍛造金属に近い材料特性を兼ね備えた、ネットシェイプ成形による金属部品製造プロセスです。MIMは、その固有の設計柔軟性により、様々な合金を用いて、ほぼ無限の形状を実現できます。
MIMプロセスを考慮して開発される金属部品の形状においては、プラスチック部品の設計柔軟性を重視する必要があります。従来の金属加工技術の限界は無視すべきです。MIMプロセスでは、形状の大幅な洗練化、複数の部品の結合、単一部品内における複数の特徴／機能の実現、製品組み立ての強化、機械アセンブリの小型化、質量削減、そして最終用途に合わせた物理的特性のカスタマイズなど、あらゆる可能性を実現できます。そのため、MIMは他の多くの製造プロセスよりも多くの設計自由度と材料オプションを提供します。
MIM設計ガイドは、MIM設計原理を新規部品に適用し、既存部品をこの製造技術への転用可能性を評価するための参考資料としてご利用いただくことを目的としています。適切に設計されたMIM部品は、ネットシェイプ結果と目標寸法Cpkを確実に達成することで、プロセスの経済的メリットを最大限に高めます。
単一MIMコンポーネントのMIM設計ガイドライン
MIM の固有の設計の自由度を活用する非常に効果的な方法は、アセンブリ内の複数のコンポーネントを 1 つの MIM コンポーネントに結合することです。
均一な壁厚を実現するMIM設計ガイドライン
部品全体で均一な壁厚を維持することで、成形プロセスの欠陥の可能性が低減し、部品の全体的な品質、外観、および結果として生じる寸法公差が向上します。
MIMゲート設計ガイドライン
一般的に、ゲートは最も厚い断面に配置され、材料が厚い断面から薄い断面へと流れるようにします。さらに、ゲートの位置は、金型キャビティへの均一な充填を可能にするように配置する必要があります。
MIMの排出設計ガイドライン
成形品が冷却されると、エジェクタピンがキャビティから部品を押し出し、取り出す必要があります。エジェクタピンの位置と数は、部品のサイズ、バインダーの強度、金型の複雑さによって異なります。ノックアウトエジェクタピンは通常、金型から部品を取り出すために必要であり、部品のフラッシュマークを最小限に抑えるには、これらのピンの適切な設計が不可欠です。
MIMパーティングライン設計ガイドライン
パーティングラインの位置は、MIMツール設計における重要な決定事項の一つです。パーティングラインとは、金型の接合部において成形部品の表面に残る痕跡のことです。外観や機能上の要件は、パーティングラインの位置を決定する上で重要な要素となります。
MIM ねじ設計ガイドライン
MIMプロセスでは、内ねじと外ねじの両方を成形できますが、内ねじは外ねじよりも精度が高く、コスト効率に優れています。外ねじの最適な位置はパーティングラインです。ねじ径公差を維持するため、ナローフラット部は通常0.005インチです。
ねじ外しコアを使用して、コンポーネントに内部ねじを直接成形できます。
外ねじを部品に直接成形できるため、二次的なねじ形成作業が不要になります。
アンダーカットのMIM設計ガイドライン
分割型では、パーティングライン上に外側アンダーカットを容易に形成できます。一方、内側アンダーカットはスライド成形やコラプシブルコアでのみ形成可能です。MIM設計においては、追加コストや潜在的なバリ発生の問題を考慮すると、内側アンダーカットは避けるべきです。
機械式または油圧式のスライドで作成できる内部アンダーカットは簡単に作成できます。
MIMコアリングホール設計ガイドライン
コアリング穴は通常、MIM部品の断面積を縮小し、肉厚を均一化し、金属材料の消費量を削減し、二次加工工程を削減または排除するために使用されます。推奨される方向は、金型開口部に平行で、パーティング面に垂直です。長さ/直径比が4:1を超える場合は、両端がコアピンを支えるため、貫通穴が推奨されます。そうでない場合は、片持ちピン付きの止まり穴が使用されます。
MIMの穴とスロットの設計ガイドライン
穴とスロットは、MIM部品に追加コストをかけずに機能的な特徴を付与できるだけでなく、部品の質量削減と壁厚の均一化にも役立ちます。パーティングラインに垂直な穴は最も低コストで成形が容易ですが、平行な穴には機械式スライダーや油圧シリンダーが必要になります。内部接続された穴については、シーリングの問題やフラッシングの問題が発生する可能性を慎重に考慮する必要があります。
装飾機能に関するMIM設計ガイドライン
MIMは、ロゴ、ローレット、部品番号、識別マークなどの特徴を、追加コストなしで容易に成形できます。これらの特徴はすべて、表面または表面下に配置することができます。また、ダイヤモンドローレット加工のような高度な微細加工もMIMプロセスで実現可能です。
MIMの厚さ変化設計ガイドライン
MIM部品の肉厚は均一化が望ましいものの、肉厚均一化のためのコアリングは完璧な解決策ではなく、ばらつきを避けることは困難です。異なる肉厚間の緩やかな移行を設計する必要があります。
要約すると、MIM設計ガイドは、金属射出成形（MIM）プロセスの独自の機能を最大限に活用するための貴重なリソースとなります。その原理を理解し適用することで、設計者はMIMの設計自由度を最大限に活用し、複雑な形状の作成、複数の部品の一体化、そして物理的特性のカスタマイズが可能になります。
MIM部品の設計においては、均一な肉厚、適切なゲート、エジェクション、パーティングラインの位置といった要素が非常に重要です。これらの細部への配慮は、部品の品質向上、製造欠陥の最小化、寸法精度の確保に役立ちます。さらに、ねじ山、アンダーカット、コアリングホール、穴とスロット、装飾的な特徴、そして厚みの変化といった要素への配慮は、製造プロセスと最終製品の最適化に不可欠です。
新規部品の製作にせよ、既存部品のMIM化にせよ、MIM設計ガイドを遵守することは、プロセスの経済的メリットを最大化し、ネットシェイプを実現し、目標とする寸法Cpk要件を満たすための鍵となります。これにより、様々な業界の多様なニーズに応える、高品質で費用対効果の高い金属部品の製造が可能になります。