
樹脂加工ってなに?樹脂加工の世界を細分化して解説!
「樹脂加工」と一口に言っても、その工法や特徴は多種多様であることをご存じでしょうか。製品の形状、必要な数量、初期費用によって最適な加工方法は全く異なります。本記事では、射出成形から...
「樹脂加工」と一口に言っても、その工法や特徴は多種多様であることをご存じでしょうか。製品の形状、必要な数量、初期費用によって最適な加工方法は全く異なります。本記事では、射出成形から切削、真空成形、熱加工まで、樹脂加工の世界を7つの分類に細分化して徹底解説します。それぞれの特徴やコスト、得意なロット数を比較表とともに分かりやすくまとめているため、最適な樹脂加工選びの参考にしてください。
樹脂加工とは、プラスチック(合成樹脂)を様々な工法で目的の形状に変形・加工する技術のことです。私たちの身の回りにある家電製品から、自動車、医療機器、半導体製造装置の部品にいたるまで、あらゆる場所で樹脂加工品が活躍しています。しかし、樹脂加工と一口に言っても、そのアプローチは「型に流し込む」「塊から削り出す」「板を温めて曲げる」など多種多様です。求める製品の「形状」「数量(ロット数)」「コスト(初期費用・単価)」によって、選ぶべき加工工法は異なります。ここからは、樹脂加工の世界を代表的な7つの工法に細分化し、それぞれの特徴を詳しく解説していきます。
樹脂加工を検討する上で知っておくべき主要な7つの工法を一覧表にまとめました。工法ごとの強みやコスト感の違いを一目で把握できます。
| 分類 | ①射出成形 | ②樹脂切削 | ③真空成形(薄物) | ④真空成形(厚物) | ⑤樹脂溶接(小型・精密) | ⑥樹脂製缶(大型・設備) | ⑦熱加工(R曲げ・熱プレス) |
| 特徴 | 大量生産の王様。数十〜数百個の案件では型代が高すぎる。 | 精度は抜群だが加工時間がかかる。数量が増えても単価が下がりにくい。 | 食品トレイなどペラペラのシートを連続成形。機械カバー等の厚物は不可。 | 射出成形の高額な型代を回避する製法。木型や樹脂型で数mmの板を成形。 | 小さな部品やカバーを溶接組立。細かい作業が得意、大型は不得意。 | 板を繋ぎ合わせて水槽や大型設備を作製。熱加工ができる会社なら高品質。 | 射出成形と切削のコストの隙間を埋める製法。板を温めて曲げる・押す。 |
| ロット数 | 大ロット(数万個以上) | 極小〜中ロット(1個〜数百個) | 大・中ロット(数百〜数千個以上) | 中・小ロット(数十〜数百個) | 小ロット(数個〜百個) | 特注品 | 小ロット(1個〜数百個) |
| 初期費用(型代) | 非常に高い(数百万円〜数千万円) | 不要(治具費必要な場合あり) | 中〜高(数十万円〜数百万円) | 幅広い(数万円〜二百万円超) | 不要 | 不要 | 低(数万円〜十数万円) |
| 製品単価 | 極めて安い(型があれば激安) | 高い(削る時間がかかるため) | 安い(大量生産で非常に安い) | 中(後加工により割高) | 中〜高 | 高(ただし工法で削減可) | 中〜高(数量や工夫で変動) |
| 主な用途 | 家電、日用品、自動車パーツ | 試作品、治具、半導体装置部品 | 食品トレー、卵パック | 自動車外装、医療機器カバー | 半導体生産装置部品など | タンク、ホッパーなど | 機械カバー、窓 |
射出成形は、加熱して溶かしたプラスチックを金属の型に流し込み、冷やして固める工法です。最大のメリットは、型さえ作ってしまえば同じ高品質な製品を「極めて安く」「大量に」生産できる点にあります。複雑な立体形状や裏面の突起(ボス)、補強用のリブなども一発で成形可能です。ただし、金属の金型を作るために数百万円から数千万円という高額な初期費用がかかります。そのため、数十個から数百個といった小ロットの案件では型代の元が取れず、確実に見積もりが合わなくなるため注意が必要です。数万個以上の大量生産を行う場合に最適な工法と言えます。
樹脂切削は、ブロック材・丸棒などをマシニングセンタ・旋盤などの機械で削り出す工法です。金型が不要なため初期費用がかからず、1個からの極小ロットや試作品、治具の製作に最も適しています。カタマリから直接削り出すため寸法精度が抜群に良く、3次元の複雑な形状や精密な穴あけ加工も得意としています。デメリットは、1個ずつ時間をかけて削るため、生産数量が増えても1個あたりの加工時間が減らず、単価が下がりにくい点です。
真空成形(薄物)は、加熱して柔らかくしたペラペラの薄いプラスチックシートを型に密着させ、空気の吸引(真空状態)によって成形する工法です。主な用途は食品トレーや卵パック、製品のブリスターパックなどです。専門の高速量産設備を用いて連続して成形を行うため、中・大ロットにおいて非常に安い単価で大量生産が可能です。一方で、使用できる材料が「コンマ数mm」単位の薄いシートに限られます。
真空成形(厚物)は、数ミリ厚のプラスチック板を加熱し、樹脂型・金型などに真空吸引させ成形する工法です。射出成形のような高額な金型が不要で、片側のみの型でよいため、初期費用を数十万円〜数百万円程度に抑えられます。
樹脂溶接は、プラスチックの部品同士を熱や溶接棒を使って接合し、組み立てる工法です。
金型が不要なため初期費用はかからず、数個〜百個程度の小ロット生産に向いています。半導体生産装置の精密な部品や、小さなカバーなどの組み立てが得意な工法です。職人の手作業による細かな加工に対応できます。
樹脂製缶は、プラスチックの板を切断し、繋ぎ合わせることで大型のタンクや水槽、ホッパーといった設備・構造物を作り出す工法です。基本的に特注品の1点から対応可能です。しかし、板同士をすべて手作業で溶接して繋ぐため、加工時間が長くなり製品単価が高くなりがちです。ここで注目したいのが工法の組み合わせです。実は、次に紹介する「熱加工(曲げ加工)」ができる会社に依頼すると、板を溶接するのではなく「曲げて一体化」させることができます。溶接線を劇的に減らすことで、強度が高く見た目も美しい大型製缶を、低いコストで実現できるようになります。
熱加工は、プラスチック板をヒーターなどで温めて直線的に折ったり、綺麗なアール(R)をつけたり、簡易的な型に押し付けたり(熱プレス成形)する工法です。型代は数万円〜十数万円程度と非常に低く、1個〜数百個の小ロットを低コストで製作できます。主な用途は、機械の保護カバーなどです。R曲げ・熱プレス成形を上手く活用すれば、条件次第では偏肉(厚みのバラつき)の少ない高品質なカバーを、真空成形と同等以上のクオリティで作り出すことも可能です。
樹脂加工は、作りたい製品の「数量」と「形状」によって選ぶべき正解が分かれます。それぞれの工法が持つ強みとコストのバランスを理解し、目的のボリュームや予算に合わせた最適な樹脂加工を選定しましょう。