オーバーモールディングとは何ですか?

オーバーモールディングは、複数の材料を 1 つの部品または製品にシームレスに組み合わせる独自のカスタム射出成形プロセスです。通常は、シングル ショット (インサート成形) または 2 ショット (マルチ ショット成形) 技術を使用して、薄く柔軟なゴムのような熱可塑性エラストマー (TPE) 外部層またはその他の材料を重ねた剛性のプラスチック ベース コンポーネントが含まれます。

オーバーモールド設計オーバーモールド設計は難しい場合があります。しかし、部品がオーバーモールドプロセスに適切に設計されていることを確認することは非常に重要です。設計プロセスは、部品の機能を理解することから始まります。事前に確認すべき重要な質問をいくつかご紹介します。● 部品は何を実現しますか？ – オーバーモールドプロセスは幅広い用途に使用されているため、部品の中核機能を理解する必要があります。例えば、防水ケースのシールを成形する場合、適切なシーリングが最も重要な機能となるでしょう。● 部品は何にさらされますか？ – 太陽からの紫外線や強力な化学物質にさらされると、特定の種類のプラスチックが損傷する可能性があります。部品がどこに設置され、何にさらされるかを理解すれば、他の材料よりも紫外線耐性の高い材料を選択できます。● なぜ部品をオーバーモールドするのですか？ – ハンドルにTPE（ゴムのようなプラスチック）を追加する場合、グリップ、人間工学、快適性、または振動減衰（上記参照）が理由として考えられます。この質問に答えることで、目的に最適な材料を見つけることができます。例えば、濡れた状態で高いグリップ力を得るために特定のグレードの TPE (多数あります) を選択し、高い振動減衰のために別のグレードの TPE を選択する場合があります。● 長期的な生産ニーズは何ですか? – 部品の設計要因、たとえば肉厚は、サイクル タイムと単価に影響する可能性があります。例として、振動を吸収するグリップが高い場合、振動吸収性を高めるために TPE を厚くすることができますが、サイクル タイムが長くなる可能性があります。追加材料とサイクル タイムの長期的なコストは、規模が大きい場合は膨大になる可能性がありますが、少量生産のアプリケーションでは「価値がある」場合があります。部品の機能を明確に理解したら、部品の設計を確認し、製造プロセスに対して最適化されていることを確認します。その他の設計上の考慮事項には、肉厚、ゲートの位置、収縮、シーリング機能、および機械的インターロック機能が含まれます。● 肉厚 – すべての射出成形部品と同様に、部品全体の肉厚は一定である必要があり、厚い領域は避ける必要があります。肉厚が一定であると、プラスチックの流れが均一になります。プラスチックが厚すぎると、収縮マークやボイドが発生する可能性があります● ゲート位置 – プラスチックは成形機から部品の目的の領域に到達する必要があります。プラスチックが部品（ゲート）に入ると、小さなマークが形成される場合があります。外観部品の場合は、そのことを考慮に入れることが重要です。● シーリング機能 – 基板とオーバーモールドの間のエッジをきれいにするには、金型を基板の表面に対して適切にシールする必要があります。基板がプラスチックの場合、オーバーモールドツールに干渉部分を設計して、圧縮してシールすることができます。● 収縮 – 他のプラスチックと同様に、オーバーモールドは材料メーカーの仕様と部品設計に基づいて収縮します。壁の厚みが厚いほど収縮が大きくなるため、オーバーモールドが基板から収縮して離れないようにすることが重要です。

オーバーモールド材料上記の2つのステップ（部品機能の理解と製造に向けた部品設計の最適化）を実行すれば、材料選定のための確固たるパラメータが得られるはずです。材料選定の難しさは、文字通り何千種類ものオーバーモールド材料から選択でき、ほぼ毎週のように新しい材料が開発されていることです。そのため、新しいオーバーモールドプロジェクトを評価する際には、サプライヤーに直接連絡を取り、最適な材料を確保しています。ほとんどのプラスチックメーカーには、各アプリケーションを評価し、最新の開発動向を把握するアプリケーションエンジニアがいます。彼らの経験と知識を活用しない理由はありません。同時に、接着性など、材料選定における一般的な要素を理解する必要があります。また、硬度や摩擦などの材料特性についてもしっかりと把握しておく必要があります。材料選定にあたっては、基材とオーバーモールド材料の両方を考慮する必要があります。TPE樹脂は、弾性や硬度などの物理的特性、および他のプラスチックへの接着性に基づいて、いくつかのバリエーションがあります。例えば、ある TPE は別の TPE と「感触」は同じでも、ポリプロピレン基板にはうまく接着しない場合があります。考慮すべき要素は次のとおりです。● 結合 – オーバーモールド時に結合する材料としない材料があります。完全な結合が理想的ですが、必ずしも必要ではありません。材料が結合できない、または結合する必要がない場合は、アンダーカットやインデントなどの機械的特徴を設計して、長期的な接続を確保することができます。● 温度 – プラスチックの上にプラスチックを成形するため、基板は射出成形プロセスの熱と圧力で変形してはなりません。材料特性は、特定の機能 (振動吸収やグリップなど) が求められる用途にとって重要です。オーバーモールド TPE 材料の場合、重要な特性がいくつかあります。● 引張関連特性 – ほとんどのデータシートには、引張強度、伸び、引張弾性率などに関連する特性がいくつか記載されています。引張特性は、伸長条件下での材料の性能を表します。プロジェクトでオーバーモールド機能が適切に伸びて元に戻ることが必要な場合、これは重要な特性です。ゲートの位置と塑性流動の方向も確認する必要があります。塑性流動に沿う場合と逆の場合では、引張特性に大きな違いが生じる可能性があります。● 圧縮特性 – TPE プラスチックは柔軟性が高いため最も一般的に使用されているため、永久的な損傷なしに部品をどの程度圧縮できるかを理解することがプロジェクトにとって重要になる場合があります。● 摩擦係数 – 摩擦とは、ある表面を別の表面上で移動させるのに必要な力の量です。摩擦係数は TPE の種類によって異なります。金型の表面の質感も要因の 1 つです。● 硬度 – 硬度特性は、材料がへこみに抵抗する能力です。異なる材料の硬度は大幅に異なる可能性があるため (TPE と硬化鋼を考えてみてください)、異なるスケールが使用されます。2 つの材料を比較する場合は、同じスケールであることを確認してください。一般的に、材料の「硬さ」はTPEプラスチックの感触と関連付けられますが、曲げ弾性率を加えることで、より詳細な情報が得られます。●曲げ弾性率 – 材料の曲げに対する抵抗力は曲げ弾性率です。この特性はTPEの「感触」を決定づける2つ目の要素であり、グリップ性能に考慮する必要があります。●材料の厚さ – 設計の観点から見ると、材料の厚さは材料特性の有効性に影響します。TPEの肉厚が厚い部分は振動を吸収しやすく、より柔らかい感触になります。一方、TPEの肉厚が薄い部分は振動吸収能力が低下します。

オーバーモールディング工程　一般的に、オーバーモールディング工程は射出成形工程と同じですが、プラスチックが別の部品の上に成形される点が異なります。違いは操作にあります。オーバーモールディングでは、基板はサイクルごとに金型に装填されます。さらに、基板の装填方法によって、2つの異なるオーバーモールディング工程が生まれます。1) 手動成形　手動操作では、基板は従来の射出成形工程で射出成形されます。その後、基板はオーバーモールディング工程のために別の金型に手動で装填されます。オペレーターは、完成した部品を金型から取り出し、検査を行い、部品を梱包します。手動オーバーモールディングは、少量から中量のオーバーモールディングにおいて最も一般的な工程です。手動オーバーモールディングの利点は、シンプルさです。基板とオーバーモールドに必要な金型は（2ショット金型と比較して）シンプルであり、二次的な設備は必要ありません。欠点は、労働力の割り当てと、オペレーターによってサイクルタイムが不均一になる可能性があることです。年間受注量が増加すると、自動化システムや2ショット成形への投資を正当化するほどの労力が必要になる場合があります。2) 2ショット成形　より高度な射出成形機は、2種類の異なるポリマーを同時に成形できます。2ショット成形では、複雑な金型とロボットを用いて、片側の基板を成形し、それをもう片側に移します。この工程はサイクルごとに行われます。この工程にはより高度な射出成形機と金型が必要ですが、手作業に比べて単価が低くなる可能性があります。2つの成形工程のどちらを選択するかは、ケースバイケースで決定されます。自動化されたオーバーモールド工程が正当化されるかどうかについては、普遍的なルールはありません。エンドユーザーに最適なオプションを提供するために、射出成形業者は、労働力の配分、年間受注量、予算、材料使用量、サイクルタイムなど、いくつかの変数を考慮します。オーバーモールドとインサート成形　インサート成形とオーバーモールドはどちらも、射出成形プロセスを用いてプラスチックを物体の周りに成形するプロセスです。主な違いは、オーバーモールディングは通常、ゴムのようなプラスチックを別のプラスチック部品の上に成形するのに対し、インサート成形はプラスチック以外の部品の周囲にプラスチックを成形することです。