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射出成形での小ロット生産に対応できる環境とは? 製品生産条件と費用の関係を知る

射出成形機のイメージ画像

プラスチック製品の代表的な成形方法として知られる射出成形。その量産性の高さから、世のプラスチック製品生産の大部分をまかなっています。
プラスチック製品の生産を射出成形にて検討した場合、一体どのぐらいの数量を生産できるのでしょうか?

また私の肌感覚ですが、射出成形で小ロット生産をあまり対応したがらないメーカーが多いと感じます。その中でも、株式会社関東製作所が小ロット生産に十分対応できる理由について紹介していきます。

 

㈱関東製作所が射出成形で小ロット対応できる3つの理由

【1】熟練スタッフによる、お客様の小ロット生産条件に最適な提案が可能

射出成形と金型製造ができる中村精工本社

後述しますが、射出成形にて製品を生産する際のコストは、金型の仕様、樹脂材の種類、製品形状の複雑さ、ロット数など様々な要素で決まります。
弊社関東グループには、熟練の技術スタッフ・営業スタッフが控えておりますので、お客様希望の製品生産に、最適な提案が可能です。

 

【2】金型トライ(試し打ち)による少量の成形は、日常的に行っている

これが最も大きな理由です。

特に関東製作所浜松工場と子会社の中村精工は、射出成形現場と金型製作現場が隣り合って稼働している工場です。
金型製作→トライ→金型設変→トライをスピーディーに回せる環境が整っているので、むしろ小ロットでの成形は得意であると自負しています。

 

浜松工場の射出成形現場の写真

浜松工場の金型製作現場の写真

↑写真は関東製作所浜松工場の射出成形現場とその隣の金型製作現場

 

【3】保有する成形機サイズが豊富(180t~1,800t)

浜松工場の射出成形機の写真

関東グループでは現在、以下の射出成形機を保有しております。

180tサイズの成形機

J180AD-300H:中村精工株式会社 第2工場

450tサイズの成形機

J450ADS-1400:株式会社関東製作所 浜松工場
EC450SXⅢ-36A:中村精工株式会社 福岡工場(2021年11月稼働予定)

650tサイズの成形機

J650EL3-3100H:中村精工株式会社 第2工場

850tサイズの成形機

EC850SXⅢ-78A:株式会社関東製作所 浜松工場、中村精工株式会社 福岡工場(2021年11月稼働予定)

1,300tサイズの成形機

1300MMⅢ:中村精工株式会社 第2工場

1,800tサイズの成形機

EC1800SXⅢ-155A:中村精工株式会社 福岡工場(2021年11月稼働予定)

 

また、社外の協力メーカーとも多数ネットワークを持っているため、サイズ・ロット数など、お客様のご要望に最適な生産対応が可能となっております。

 

射出成形金型では、どれほどの量の生産が可能なのか

プラスチック製品を大量生産するためには、多くの場合、金型が用いられます。

一般的に射出成形金型での生涯ショット数は、約100万ショットと言われております。(定期的にメンテナンスを行った場合)
また1型内で、同じ形状2個の製品を成形できる金型(2個取り・セット取りなどと言われます)であれば、単純に200万個ほど生産が可能です。もちろん、定期的な金型のメンテナンスを行った場合で、かつ製品の形状やサイズにもよりますが、これほど高い生産性を持っております。

 

簡易型や、試作型と呼ばれる金型もあります。

こちらは、小ロットに適した金型と言えます。
金型構造を簡素化し、有人成形でしか成形できなかったり、金型の鋼材をアルミや50C、55Cのような加工しやすい材料で製作する方法です。

おおよそ2,000ショット以内の生産量であれば適していますが、名前の通り、試作や簡易的に製品を作る際の工法の為、量産性が低いのと、製品形状・デザインに制限がでてしまいます。

有人成形
人の手で成形機を開けて金型から成形品を取り出す事
(無人成形では、機械自動で成形機から成形品を取り出す事)

 

中村精工の金型製作現場の写真

 

金型の製作費用はどのくらいか

射出金型の製作費の算出には、金型の仕様、樹脂材の種類、製品形状の複雑さ、ロット数など様々な要素が絡んでくるので、一概には言えないのが正直なところです。

金型の鋼材

同じ射出成形の金型でもセレクトできる鋼材の材質は、50C、55C、PX5、STAVAX、SKDなど複数あります。

通常、射出成形金型の材質は、使用する樹脂材によって決まります。
PPやABSなど汎用樹脂であれば、50C、55Cのような加工しやすい鋼材を使用しますが、POMやナイロン、ガラス入りの材料など摩耗性の高い材料を使用する際は、硬度の高いSTAVAX(焼き入れ)などの鋼材が適しています。

 

他にも、成形品の生産数・形状・サイズ・意匠面の加工など、複合的な条件から選定します。
例えば、同じ汎用樹脂を使っても

月に3万ショットの成形
月に3,000ショットの成形

成形する際に、数トンもの重量の金型を開閉するので、PL(金型の合わせ面)も消耗します。
上記の条件であれば、月に3万ショットの方が、当然金型にかかる負荷も大きいので、硬度の高い鋼材を選定する必要があります。

 

金型の構造

特に金型費用に大きく影響するのは、アンダーカットの有無です。

中村精工の金型製造現場-切削加工機内の金型写真

 

成形している金型を外から見ると、金型はただ対角方向に凸型凹型が開いているように見えます。
しかし射出金型の内部ではアンダーカットを解消するために、スライドコアなどを駆使し構成させています。
そのため、アンダーカットの数や複雑さで加工の難易度も変わります。

 

射出成形の実際の動画
> プラスチック製品ができるまで~射出成形~

 

また金型は、鋼材を削って製品形状を金型内に彫り込むので、鋼材の硬度が異なると、加工する刃物の消耗度合いも異なり、結果的に工数にも響いてきます
当然、硬度の高い鋼材の方が加工しづらく、刃物の消耗も激しくなります。

加えて、非常に微細な形状加工が必要な際は、刃物では加工できないところを放電加工する場合もあります。

浜松工場内放電加工写真

 

このように複合的な条件の中から金型を製作するので、条件次第で、金型費用は大きく異なります。

 

つまり、成形品の材料や生産数や形状などによって、金型の材質や加工条件などの仕様が決まるので、一概に射出成形の金型一つで、「どのぐらいの量を生産できるのか?」「どのぐらいの金額になるか?」は言及できません。
よって金型製作から成形品の生産を発注する際は、発注側にて、どのような製品をどのぐらい生産したいかなどを正確に伝える事が大切です。

> 【無料ダウンロード】株式会社関東製作所が教える「プラスチック製品の依頼のすすめ」

 

そもそも小ロット生産に、射出成形は適していないのでは?

確かに、射出成形のコストメリットが出るのは量産をした場合です。

 

例えば、400万円の金型(1個取りの金型)を作ったとしての金型償却は、

製品を100万個生産すれば、
400万円÷100万個=4円なので【4円+成形費】で1つの製品ができます。

製品を100個生産すれば
400万円÷100個=4万円なので【4万円+成形費】で1つの製品ができます。

 

射出成形を行うのであれば、量産数量が多い方がコストメリットが高いことがお分かりいただけると思います。
目安としては、射出成形で量産するのであれば、少なくとも生涯生産数が約1,000個以上はあったほうがコストメリットがあると思います。

しかし、数が少なくても射出成形で行う場合もあります。形状や精度、意匠面の加工などの観点から射出成形以外では、製品が作れない場合もでてきます。

 

成形メーカーにおいて、小ロット生産が非効率な理由とは

プラスチック成形事業をメインで行っているメーカーでは、小ロット生産を断るケースが多いと、私の肌感覚では感じます。なぜでしょう?

浜松工場の射出成形機の写真

 

金型は大きいものだと数十トンの重量になります。
金型を金型メーカーから運搬し、工場内のクレーンで吊って移動させ、成形機に金型を取り付け、材料を変えて、成形機の成形条件を設定して、製品の包材を準備して…………

1回の金型の入れ替えだけでも、時間と手間がかかってしょうがないのです。

そこに時間を費やすよりも、その間も止まることなく成形品を生産し続けたほうが、経営的にも非常に効率が良いのです。だから多くの射出成形メーカーは、小ロットに対応しないケースが多いのだと考えます。

 

まとめ

前述の通り、成形をメイン事業で行っているメーカーであれば、小ロット生産ではメリットがありません。
それに比べ関東製作所は、冒頭の通り、金型の製作も自社で行っている為、金型を使ったトライ(試し打ち)を日常的に行っております。
量産も行いつつトライも行っているので、小ロット生産を行うことに非効率な点は、ほぼ無いのです。

また関東グループでは、金型製作から成形品の生産まで一貫対応できるので、金型の設計・製作から製品生産までのプロジェクトを、スムーズに進行できるという強みもあります。

 

浜松工場の射出成形現場写真

関東グループは、「プラスチック製品開発のベストパートナー」を自負しております。
金型と成形に対する経験豊富な技術・営業スタッフがお客様のご依頼をお伺いし、金型・成形のベストのご提案を致します。

小ロット生産でお困りの事があれば、是非、関東製作所にご相談下さい。

 

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