インクリメンタルフォーミングと射出成型を融合したものづくり教材開発と実践

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プラスチックの射出成形は、180～450℃に加熱溶融させた熱可塑性樹脂を、圧力を付加して金型に注入し、冷却、固化して成形品を得る加工技術である。これを適用するためには、射出設備の他に、製品と同形状の空洞を持ち、高圧に耐える金型、その開閉用プレスが必要となる。この金型の製作には多大な時間と費用を要するため、一般に射出成形を多品種少量生産品へ適用することは困難とされている。これに対し、金属薄板を自在な形状に成形するインクリメンタルフォーミング技術(逐次張出し成形法)を用いて射出成形の金型製作することにより、短期間でしかも低コストで多品種の金型製作する方法を考案した。この技術と射出成形技術が融合し、少量生産に対応した射出成形の実施が可能となると考えられる。ものづくり学習においても、金型製作において棒状工具を使い金属薄板が変形して目的とする形状に立体化していくインクリメンタルフォーミング技術を視覚に訴え、射出成形によって製品が出来るまでの一連の流れを理解、学習させる教育効果は多様な造形作業を学ぶ上で非常に大きいと考えており本研究で検証した。○3Dプリンタ、ダイレスフォーミングマシン、射出成形機を用いての加工プロセスの開発本研究では、3Dプリンタ、マシニングセンタを用いて合理的にデータを共有することにより、素板支持型を短時間で製作する。そしてインクリメンタルフォーミングにより薄板を製品と同形状に成形し、これをクランプ等で補強することにより、射出成形型として完成させる。この型を用いて熱可塑樹脂を注型し製品の試作を行う。この一連の加工プロセスを、従来の射出成形金型の製作を含めたプロセスと比較し、本法の評価を行う。評価は、リードスパン、コスト、そして製品の品質等、多方面から実施した。○ものづくり学習においての教育的効果インクリメンタルフォーミング法(張出成形)をベースに新しい射出成形法を考案、実践した。3Dプリンタ、ダイレスマシン、射出成形機を組み合わせた生産プロセスを構築した。ダイレスマシンで成形型を張出成形する事によって短時間、低コストで多品種製作する事が出来た。今後問題点を改善していき、ものづくり学習において、学生への体験学習となる工作実習や卒業研究への取り入れ、学校開放行事においての記念品製作の取り組みなどを企画しているところである。