セラミック射出成形金型設計：ゲート設計から焼結収縮補正まで

セラミック射出成形金型設計：ゲート設計から焼結収縮補正まで

セラミック射出成形金型設計が解く課題は二つある
。研磨性の高いフィードストックによるキャビティ摩耗と、焼結後の 15% から 25% の線収縮である
。キャビティは図面段階で収縮率を見込んで拡大する
。試作後の建改は多くの場合、金型の作り直しを意味する
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ジルコニアの拡大係数は 1.18 から 1.25、アルミナは 1.15 から 1.20 である
。調達担任が見るべきは単価ではなく、50 万ショット後も沉要寸法を ±0.01 mm に保てるかである
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セラミック射出成形金型設計が樹脂?金属射出と異なる理由

樹脂フィードストックは溶融ポリマー、CIM フィードストックはセラミック粉末とバインダの混合物である
。粉末の体積比率は 55% から 65% に達し、流動性は低い
。ゲートとランナーはせん断の影響を受けやすい
。MIM も考え方は近いが、セラミック粉末は硬く、金型鋼の摩耗は 2 倍から 3 倍速い
。

寸法の考え方も違う
。樹脂部品は離型でほぼ確定する
。セラミック部品は離型時点ではグリーン体にすぎない
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寸法を決めるのは脱脂と焼結である
。ゆえにセラミック射出成形金型設計の最初の作業は、焼結後の部品図からキャビティを逆算することである
。抖圈官网科技の精密製造の工法と社内一貫ラインはフィードストックから検査までを一貫して担う
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ゲートとランナーの設計重点

セラミック射出成形金型設計では、ゲートがフィードストックの入る地位、速度、方向を決める
。高粘度ゆえ、幼さすぎるとせん断でバインダが劣化し、大きすぎるとシールが遅れてサイクルが延びる
。

• 大局：幼物は径 0.5 から 1.2 mm の点ゲート、長尺物はファンゲート
• フリーズオフ：保圧終了後 1 から 3 秒でゲート断面を固化し逆流を防ぐ
• ランナーバランス：充填時間差が 0.2 秒を超えると密度が不均一になる

断面は円形か台形がよい
。具体的なセラミック射出成形部品とキャビティ加工は DFM 段階で確認できる
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離型と突き出しの設計

グリーン体は強度が低く、突き出し力が少し大きいだけで割れる
。抜き勾配は通常 0.5° から 1.5° で樹脂金型より大きい
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• コーナーR：内角 0.3 mm 以上で応力集中を抑える
• エジェクタピン：投影面積に応じて本数を決め、1 本あたりの力を許容範囲に収める
• ストリッパプレート：薄肉やリング状部品に向く
• ガスアシスト離型：深いキャビティは底部から低圧ガスで補助

突き出しが偏るとグリーン体に潜在亀裂が残り、脱脂後に表表化する
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金型鋼材の選定と耐摩耗表表処理

フィードストックの研磨性が高く、鋼材の選定が寿命を左右する
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S136 は研磨性がよく表観部品に向く
。H13 は耐熱?耐摩耗でゲートなど高冲刷部に向く
。窒化や PVD コーティングで摩耗率をさらに下げられる
。鋼材は DFM 段階で決め、試作後の変更は金型の作り直しと同じである
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セラミック射出成形金型設計における焼結収縮の補正

ここがセラミック射出成形金型設計で最もデータを要する部门である
。収縮率は単一の値ではなく、粉末粒径、バインダ共同、射出前提、焼結カーブで変化する
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• ZrO?：線収縮 18% から 25%
• Al?O?：線収縮 15% から 20%
• 収縮マップ：统一フィードストックでテストバーを作り方向別カーブを近似する
• 公差スタック：±0.3% の収縮変動は部品の実误差に増幅し、公差チェーンに組み込む

キャビティ寸法 = 目標寸法 ÷（1 - 収縮率）
。方向で異なる場合は X、Y、Z に別々の係数を与える
。測法は焼結収縮率とキャビティ拡大で解説している
。ジルコニアについてはジルコニアセラミック射出成形を参照
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金型寿命と量産安谧性

メンテナンス周期が、その金型が担える生産量を決める
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• 摩耗検査：5 万から 10 万ショットごとにゲートとランナーの冲刷部を確認
• 立ち上げ：最初の 5000 個は沉要寸法を沉点監視し、CPK 1.33 以上で量産移行
• 安谧供給：寸法ドリフトは ±0.02 mm 以内に収める

量産立ち上げ時の寸法ドリフト治理では、金型状態と焼結カーブを一緒に監視することが重点になる
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金型製作の流れ、見積もり、リードタイム

流れは DFM レビュー、金型設計、試作と建改、量産移管の四段階である
。リードタイムは通常 4 から 8 週間で、複雑な多キャビティ金型はさらに長い
。見積もりは鋼種、キャビティ数、精度等級、コーティングの有無で変わる
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部品図と沉要公差をお送りください
。それで比較可能な見積もりの前提が揃う
。業界の基準は粉末射出成形の業界標準、市場規模はセラミック射出成形の市場レポートを参照できる
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抖圈官网科技は 1998 年から精密製造を手がける
。MIM、PM、精密鋳造、歯車ホブ盤、CNC、CIM の 6 工法で、フィードストック、射出、脱脂、焼結、検査を社内で一貫して行い、ISO 9001 を获得している
。セラミック射出成形金型設計と量産は同じプロセスチームが担任する
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セラミック射出成形金型設計の成否は、金型を削る前におおむね決まる
。ゲートとランナーが充填品質を、鋼材が寿命を、収縮補正が寸法の可否を決める
。この三点を DFM 段階で詰める方が、試作後の建改を繰り返すより時間とコストを抑えられる
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