金型を短期低コスト製造 産学連携で技術開発

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3Dプリンターと粉末冶金の融合による金型製造の新技術を開発した橋爪良博社長、中島一雄准教授、鈴木隆社長(右から)

製品設計のスワニー(伊那市)、機械部品製造のナパック(駒ケ根市)、県南信工科短期大学校(南箕輪村)が連携し、射出成型に使う金属製金型を短期間、低コストで製造する技術を開発した。スワニーの3Dプリンターの技術とナパックの粉末冶金の技術を融合。同校が懸け橋となって実現した。多品種小ロットの樹脂製品製造などでの活用が期待されている。

樹脂製品などの製造に使う金型は金属から削り出して作るのが一般的。耐久性があり、大量生産には適しているが、時間やコストがかかる。このため、海外に発注されるケースもあるという。

スワニーは3Dプリンターを使って樹脂製の金型を作る「デジタルモールド」と呼ばれる技術を持ち、従来より安く、短期間で金型を作ることができるようになった。しかし、耐久性は金属製より劣るため、大量生産には向かず、試作品の製造などの用途にとどまっていたという。

同校の中島一雄准教授はデジタルモールドの技術と金属の粉末を焼き固める粉末冶金の技術を組み合わせることを提案。両社とも同校振興会の会員だったことがきっかけとなった。中島准教授は学生とともに強度試験などを行い、その情報を両社に提供。基礎研究の部分を担った。

新たな金型の製造法では、はじめにデジタルモールドの技術で金型の逆の形状の型を製作。その型を使って鉄などの金属粉を圧縮成型し、電気炉で焼結して仕上げる。最短1日で製造可能で、従来の金属製金型より強度は劣るが、樹脂製の金型より耐久性があり、試作と大量生産の中間的な多品種小ロットの製品製造には十分な強度という。

「私たちはどうしても強度から考えてしまう。中島先生は最低限これぐらい作れる強度があればいいという逆の発想だった。目からうろこだった」とナパックの鈴木隆社長。「もし粉末冶金で金型を作ることになれば”金型の金型”も必要になる。デジタルモールドの技術がなければ考えられなかった」と振り返る。

スワニーの橋爪良博社長は「従来の金型では採算が取れなかった製品も作れる。起業したばかりのスタートアップ企業やベンチャー企業のニーズにもマッチする」と期待。中島准教授は「切削では難しい形状もデジタルモールドならできるかもしれない」と新たな可能性も指摘する。

「業界初の技術」(橋爪社長)として3者連名で特許を出願中。自動車や医療関連の企業からの受託生産を始める計画という。橋爪社長は「中小企業にはなかなか基礎研究を行う余裕がない。理想的な形で産学連携の成果が形になった」と強調。中島准教授も「研究成果が実を結んだことは学生たちにとってもいい刺激になる」と話した。

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