カスタムツーリング – カスタム製造のための精密金属プレスツーリングの設計と開発

 

今日の急速に進化する産業環境において、精度と効率は成功を収めるための最も重要な要素の二つです。様々なセクターの製造業者は、コストとリードタイムを最小限に抑えながら、高品質なコンポーネントを大量に生産する方法を常に模索しています。精密金属プレス加工は、複雑な形状を達成しながら、複雑で一貫性のある金属部品の大量生産を可能にすることで、これらのニーズによりよく対応する技術の一つです。これらの部品は後に製品の組立やサブアセンブリに組み込まれたり、他のプラスチック部品にインサートまたはオーバーモールドされることができます。このプロセスは、自動車、電子機器、医療機器、航空宇宙など、厳格な基準、厳しい要件、複雑な設計が常態化している産業にとって重要です。

 

 

カスタム金属プレスの概要

精密金属プレス加工は、高圧力を適用して平らな金属シートを特定の形状やデザインに変換する冷間成形プロセスです。このプロセスでは、金属シートを特殊なツーリングダイを備えたプレス機に送り込み、金属を所望の形状に成形します。

 

プレス加工プロセスは、ブランキング、ピアシング、ベンディング、コイニング、エンボス、フランジングなどの様々な技術を含むことができ、それぞれが金属部品の形状形成と仕上げにおいて異なる目的を果たします。技術の選択は、製品の複雑さ、サイズ、および機能要件に依存します。

 

金属プレス技術ギャラリー

 

 

ラヤナのツーリング能力とカスタムサービス

 

  

認定グリーンファクトリーとクリーンプロダクションサプライヤー

今日のグローバル市場、特にEU、北米、日本などの地域では、持続可能なサプライチェーンの構築が最優先事項となっています。Layanaはこの分野で一歩先を行き、アジアで最も環境に責任ある製造工場の一つとして誇りを持って位置づけています。私たちは、グリーンビルディングのゴールドレベル、クリーンプロダクションシステム、グリーンファクトリー認証など、重要な認証を取得しています。また、エネルギー効率とカーボンマネジメントへの取り組みを示すISO 50001とISO 14064の認証も取得しています。当社の広範なカーボンフットプリントインベントリーは、環境透明性と持続可能性への取り組みをさらに強調しています。   ラヤナは、自動車、電子機器、航空宇宙、医療、サイクリングなどの業界の有名なOEMと協力し、彼らがサプライチェーン全体でCO2排出量を削減するのを支援しています。ラヤナを選ぶことで、世界中の企業はサプライネットワークの環境責任を強化し、高品質な生産基準を維持しながら、気候変動と戦う世界的な取り組みを支援できます。この積極的なアプローチは、よりグリーンな未来に貢献するだけでなく、ラヤナが持続可能な製造ソリューションの最前線に留まることを保証します。

 

 

カスタム金属プレスの主要コンポーネント

ツーリング/ダイ

ツーリングは金属プレスプロセスの要です。これは、金属シートを特定の構成に切断、成形、形成するために設計された特殊なツールです。カスタム金属プレスでは、ツーリングは製造される部品の正確な仕様に合わせてカスタムメイドされ、単純なシングルステージデザインから、単一のプレスサイクルで複数の操作を実行する複雑なプログレッシブダイまで様々です。

• シングルダイ：これらのダイはプレスサイクルごとに一つの操作のみを実行し、単純な形状の部品や非常に低い生産量にのみ適しています。設計が比較的簡単で、小規模な生産にとってコスト効果が高いです。
• コンパウンドまたはコンビネーションダイ：これらのダイは、一つのプレスストロークで複数の切断操作（またはコンビネーションダイの場合は成形操作）を実行し、一連のシングルダイを使用するよりも効率的です。
• プログレッシブダイ：これらはより複雑なダイで、金属ストリップがダイステーションを進むにつれて複数の操作を順次実行できます。各ステーションは一つの専門的な操作を行います。プログレッシブダイは、複雑な部品の大量生産に理想的で、効率と高い寸法精度を提供します。
• トランスファーダイ：トランスファーダイは、より大きく、より複雑で深絞りされた部品を製造するために設計された高度な金属プレスソリューションです。プログレッシブダイとは異なり、トランスファーダイは機械的なフィンガーやロボットアームを使用して部品をステーション間で移動させ、複数の操作中の正確な取り扱いを保証します。この方法は、自動車、航空宇宙、重機などの業界で必要とされる高度に複雑な凹型コンポーネントの製造に理想的です。 

プログレッシブダイ

トランスファーダイ

インジェクションモールド

 

プレス機と材料供給システム

プレス機は、ダイを駆動し金属を成形するために必要な力を提供します。プレス機の選択は、製品のサイズ、設計の複雑さ、特殊な要件などの要因に依存します。

• 機械式プレス：これらのプレスはフライホイール機構を使用して力を生成し、高速と効率で知られています。一貫した繰り返し動作が必要なアプリケーションに適しています。
• 油圧プレス：油圧シリンダーを使用して力を生成することで、これらのプレスは速度と圧力の両方に優れた制御を提供し、精度が重要な大規模または深絞り操作に最適です。
• サーボプレス：サーボモーターを備えたこれらのプレスは、動きと速度に対して卓越した制御を提供し、高度に正確でカスタマイズ可能な操作を可能にします。複雑な成形と厳しい公差が必要なアプリケーションでますます人気があります。

プレス機以外にも、材料供給システムは連続生産を可能にするために重要です。供給システムは主に以下の要素で構成されています：

• アンコイリングシステム：この機器は金属コイルを巻き戻し、それをフラットニングシステムに供給します。プレス機への材料の連続供給を保証します。
• フラットニングシステム：フラットニングシステムは、金属ストリップをまっすぐにして、プレス機に入る前の曲がりや不規則性を除去し、材料が完全に平らで正確なプレス加工の準備ができていることを保証します。
• コレクターシステム：金属がプレス加工された後、コレクターシステムはスクラップ材料を収集し、別のコイルを作成します。 
  

材料の選択

適切な金属材料の選択は、最終製品で望ましい特性と性能を達成するために重要です。精密金属プレス加工で使用される一般的な材料には以下があります：

• 冷間圧延鋼：優れた強度と表面仕上げを提供し、特に精度と滑らかな表面仕上げが必要な幅広いアプリケーションに適しています。
• ステンレス鋼：耐食性、強度、耐久性で知られ、医療、食品加工、自動車などの業界で一般的に使用されています。過酷な環境に耐える能力から、金属プレス加工や他の金属成形業界で最も使用されている金属の一つです。
• 炭素鋼：強度と経済性で評価され、自動車、建設、重機械などの業界で広く使用されています。良好な加工性と溶接性を提供しますが、ステンレス鋼の耐食性はありません。そのため、炭素鋼のプレス部品は通常、電気めっきなどの表面処理を受け、時間の経過による部品の錆を防ぎます。
• アルミニウム：軽量で耐食性があり、航空宇宙、自動車、コンシューマーエレクトロニクスなど、軽量化が重要なアプリケーションに最適です。優れた電気伝導性と熱特性も提供します。新しいモビリティ形態の採用と拡大に伴い、重いバッテリーが重量をプレス製品の金属を選択する際のより決定的な要因にしています。
• 銅：優れた電気および熱伝導性で知られ、電気配線、電子部品、熱交換器で広く使用されています。また、延性と成形性でも評価されています。銅は酸化しやすいため、耐食性を向上させるために特定の銅合金やコーティングが検討され、過酷な環境での耐久性を確保します。銅合金は、銅の導電特性を維持しながら、硬度と耐摩耗性を向上させるために金属プレス加工でも頻繁に使用されます。
  
  

• 真鍮：銅と亜鉛の合金で、加工性、耐食性、魅力的な外観で評価されています。装飾的なアプリケーション、配管器具、楽器などで一般的に使用されています。
• 青銅：銅の合金で、耐摩耗性と耐久性で知られ、過酷な条件下で長期間の性能が必要なベアリング、ブッシング、その他のコンポーネントに適しています。
• ベリリウム銅：この合金は、強度、導電性、硬度のユニークな組み合わせを提供します。コネクタ、スプリング、精密機器など、電気伝導性と疲労強度の高い性能が必要なアプリケーションでよく使用されます。
• 銀：その卓越した電気伝導性で評価され、特殊な電気接点やコネクタでよく使用されます。高価ですが、その高い導電性と酸化耐性により、特定の高性能アプリケーションで不可欠です。
• チタン：優れた強度対重量比と耐食性を提供し、航空宇宙、医療、海洋アプリケーションに最適です。その生体適合性により、医療用インプラントやデバイスでも好まれる材料です。
  

 

金属プレスとカスタムツーリングの利点

• コスト効率：金属プレスは、大量生産において、ツーリングが設定されると高速生産と最小限の労働コストを可能にするため、非常に経済的です。カスタム金属プレスは、さらなる加工を必要とせずに、サブアセンブリまたはアセンブリに直接組み込むことができる部品の生産を可能にします。

• 一貫した品質：正確なダイと制御されたプロセスの使用は、大規模な生産ランにわたって均一性と高品質の出力を保証します。カスタムツーリングは、必要な手作業の後処理を減らし、生産中の品質問題の可能性を低減します。

• 設計の柔軟性：高度なツーリング技術は、複雑な形状や詳細なディテールの作成を可能にし、デザイナーに大きな柔軟性を提供します。プレス部品は、時にはCNCなどの技術による機械加工や他の要素へのはんだ付けによってさらに加工され、設計の可能性をさらに拡大することができます。

• 材料効率：プレス加工プロセスとカスタムツーリングは、廃棄物を最小限に抑え、材料を効率的に使用し、全体のコストを削減します。

• スピード：高速プレス機と自動供給システムを組み合わせることで、迅速な生産速度を実現し、厳しい納期を満たし、大量需要を容易に処理する能力を確保します。このレベルの自動化は、労働時間と手作業を大幅に削減し、生産プロセス全体を合理化して最大の効率を実現します。さらに、カスタムツーリングは、後処理の必要性を減らし、カスタムメイドの部品のその後の組立またはサブアセンブリを簡素化することで、速度をさらに向上させ、最終的に全体の製造サイクルタイムを短縮します。

 

金属プレスとカスタムツーリングの制限

• 高い初期コスト：ツーリングの設計と製造は、小規模な生産にとって高価で時間がかかる可能性のある前払いコストを含みます。

• 設計の制限：金属プレスにおけるカスタムツーリングは多くの利点を提供しますが、特に複雑な立体形状を扱う場合、部品の幾何学的な複雑さによって制限されることがあります。高度に詳細な設計は、複数のプレス段階や追加の二次操作を必要とする場合があり、コストを増加させ、生産時間を延長する可能性があります。さらに、材料特性や厳しい公差は、設計の柔軟性をさらに制限し、望ましい結果を達成する上で追加の課題をもたらす可能性があります。

 

 

材料選択とツーリングへの影響

金属プレス加工では、材料の選択が金属プレスダイの性能と寿命を決定する上で重要な役割を果たします。この影響は、破れ、摩耗、腐食、摩擦などの様々な要因で見ることができます。炭素鋼やステンレス鋼などの硬い材料を扱う場合、プレスに必要な力が増加するため、ダイはより大きな摩耗を受けます。このより高い力は、切削エッジの鈍化を加速し、より頻繁なツールメンテナンスと研磨につながる可能性があります。

 

一方、アルミニウムや銅などのより柔らかい材料は、一般的にプレス加工が容易で、ダイの摩耗を減らします。しかし、これらの材料は、ガリングの形で独自の課題を提示することがあります。これは、材料がダイの表面に付着する現象です。時間が経つにつれて、この蓄積はツールの表面損傷を引き起こし、注意深い監視が必要です。ラヤナ社は、精密とオペレーショナルエクセレンスのマスタリーにより、最高の自動車基準に従って定期的で予測的なメンテナンスを慎重に行っています。この実践は、摩耗とガリングを防止または減少させ、ツーリング寿命を延長し、ダウンタイムを最小限に抑え、全体的な効率を向上させます。

 

腐食は、プレス加工のための材料を選択する際に考慮しなければならないもう一つの要因です。銅、真鍮、処理された鋼などの特定の金属は腐食しやすく、ツールスチールとの化学反応を引き起こし、ダイ表面のピッティングや錆を引き起こす可能性があります。これに対抗するために、ダイツーリングはPVDや窒化などの特殊なコーティングや、カーバイドなどのより高い耐食性の材料の使用を必要とする場合があります。

 

摩擦と潤滑も、材料が金属プレスツーリングに影響を与える方法において重要な役割を果たします。異なる材料は、ダイとの相互作用時に異なるレベルの摩擦を示し、摩耗に直接影響します。高い摩擦を生成する材料は、ダイ表面の過度の摩耗を引き起こし、熱の蓄積を引き起こし、最終的にツールの変形や早期故障につながる可能性があります。

 

 

カスタム金属プレスにおける課題への対処

カスタム金属プレスは、特に複雑な形状と厳しい公差を持つ部品を作成する際に、いくつかの課題を提示します。これらの複雑さに対処するためには、設計者、エンジニア、プレス専門家の間の早期のコラボレーションが、実現可能性と製造可能性を確保するための鍵となります。Layana社では、製造可能性の観点から継続的な洞察を提供するコラボレーティブな開発アプローチを強調しています。これにより、コスト効率が高く寸法的に正確なだけでなく、スムーズで信頼性が高く迅速な生産をサポートする設計を確保します。

 

ラヤナ社は、プロセス能力指数（Cpk）1.67を達成することができ、これは公差限界に対して最小限のばらつきを持つ高度に有能なプロセスを示しています。これは、主要なOEMが一貫した品質とエンジニアリングの専門知識でラヤナを信頼している自動車などの高精度産業において、仕様内での部品の一貫した生産を保証します。厳しい公差のアプリケーションでは、Layanaの精密ツーリング、最新のプレス機器、社内の品質保証プロフェッショナルが必要な高精度を確保します。さらに、自動化システムとプログレッシブダイプレスは、生産効率を最適化し、手動介入を減らし、大規模生産の要求に応えます。

 

 

 

よくある質問

1.プログレッシブダイの平均寿命はどのくらいですか？？

プログレッシブダイの寿命は、硬化処理を受けているかどうか、プレスされる材料の種類（例えば、鋼や青銅などの材料は銅やアルミニウムよりも硬い）、および実施されるメンテナンスの品質など、いくつかの要因に依存します。ラヤナでは、各ダイが少なくとも100万ストローク持続することを保証します。さらに、適切なケアと予測的なメンテナンス戦略を適用して、ツールの寿命をその閾値を超えて延ばします。

2.ラヤナでのツーリング製作（ツーリングリードタイム）はどのくらいかかりますか？

ラヤナでのツーリング製作の期間は、ツーリングの複雑さ、サイズ、ソフトツールかハードツールか、プロジェクトに必要なダイの数など、様々な要因に依存します。平均して、ツーリングには約30日かかりますが、この見積もりは価格評価または見積もり段階で確認されます。

3.ラヤナはシミュレーション/CAE解析を提供できますか？

はい、ラヤナのエンジニアリングチームは、DFM段階で顧客を支援するために包括的なシミュレーションとCAE解析を提供します。これらのシミュレーションは、製造可能性に関する貴重な洞察を提供し、ツーリング製作と量産がスムーズかつ効率的に進行することを保証します。

4. 精密金属プレス加工は少量生産に使用できますか？

金属プレス加工は、ツーリングへの初期投資のために通常は大量生産と関連付けられますが、特定の要件に応じて少量生産に適応できます。シングルステージやコンパウンドダイなどのより簡単なツーリングデザインを使用し、3Dプリントなどのラピッドツーリング手法を活用することで、プレス加工をより小さな数量にも適用できます。少量生産のためにプレス加工を検討する際には、費用対効果の比率を評価し、代替の製造方法を検討することが重要です。

5.ラヤナはラピッドプロトタイピングを支援できますか？リードタイムはどのくらいですか？

はい、ラヤナは、ハードツールを開発する前に、3Dプリント、ワイヤーカット、レーザー切断、ソフトツーリングなどのラピッドプロトタイピングソリューションを提供します。リードタイムは通常約2週間で、顧客が設計を迅速に検証し、完全な生産前に調整できるようにします。Layanaは、顧客と密接に連携して、タイムリーな納品と効率的なプロジェクト開発を確保します。

6. ソフトツールとハードツールの違いは何ですか？

ソフトツールは、耐久性の低い材料や硬化処理を受けていない材料で作られており、少量生産やプロトタイピングに最適です。より迅速で費用対効果の高いソリューションを提供します。対照的に、ハードツールはより頑丈な材料で作られているか、ツーリングが熱処理を受けており、大量生産に適しており、より大きな耐久性と繰り返し製造のための延長された寿命を提供します。

7.ラヤナ社はカスタム金属プレスツーリングでどのような主要なサービスを提供していますか？

ラヤナ社は、精密ブランキング、深絞り、マイクロプレス技術を含むプログレッシブおよびトランスファーダイの社内設計および開発を含む包括的なカスタムツーリングサービスを提供します。ラヤナはまた、インジェクションモールド、インサートモールド、オーバーモールド（アウトサートモールド）を専門としており、一つの屋根の下で精密金属プレスと射出成形を提供します。さらに、Layanaは、自動車、電子機器、航空宇宙、医療、高級消費財などの業界にサービスを提供し、二材料製造、高度な自動化統合、完全なプロジェクト組立能力に優れています。

8. 環境および持続可能性の考慮事項は金属プレスプロセスにどのような影響を与えますか？

環境および持続可能性の懸念は、資源の効率的な使用、廃棄物の削減、エネルギー効率の高い運用を通じて金属プレスプロセスに大きな影響を与えます。スクラップ材料のリサイクルプログラムの実施、より持続可能な潤滑剤やコーティングの選択、エネルギー効率の高い機器の利用などは、環境への影響を減らすのに貢献します。環境規制を遵守し、持続可能な実践を採用することは、企業の責任を高めるだけでなく、市場での競争上の優位性も提供します。例えば、ラヤナ社は複数の持続可能性認証を取得することでこれらの原則を体現しています。同社はグリーンファクトリーとクリーンプロダクションの認証を受けており、環境に責任ある製造プロセスへの取り組みを反映しています。さらに、ラヤナはゴールドレベルのグリーンビルディング認証を取得しており、持続可能なインフラへの献身を強調しています。同社はまた、エネルギーマネジメントシステムのためのISO 50001認証と温室効果ガス排出のためのISO 14064認証を取得しており、環境への影響を減らすことへの取り組みをさらに示しています。