ビュー: 0 著者: Peter Cui 公開時間: 2026-06-02 起源: ミトゥールシリコーン
目次
TL;DR — シリコーン金型の設計は、カスタム シリコーン製品プロジェクトにおいて唯一最大のコスト要因です。金型設計の不適切な決定 (パーティング ラインの誤り、不適切な抜き勾配、不十分な肉厚) は、高価な T2 および T3 修正ラウンド、目に見えるバリ、または最初の成形品の不合格として現れます。 Mitour Silicone では、社内のツーリング チームが 2005 年以来、300 以上の特許取得済みのデザインにわたって 2,000 を超えるカスタム金型を切削してきました。このガイドは、ブランドオーナーが型にはまった議論に参加し、後で驚かないために必要な語彙と意思決定の枠組みを提供します。
パーティング ラインの配置は 、最も重要な設計上の決定です。これにより、完成部品のフラッシュが現れる場所と補助線が見える場所が決まります。
抜き勾配: LSR のすべての垂直壁で最小 0.5°。 HTV の場合は 1 ～ 3°。抜き勾配が不十分だと、脱型時に破れが発生します。
最小肉厚：LSRの場合は0.5 mm、HTVの場合は1.5 mm。これらのしきい値を下回る薄い壁は、不完全な充填や表面欠陥の原因となります。
金型材質: P20 鋼、試作/少量金型用。 100,000 ショットを超える量産金型用の H13 (1.2344) 硬化鋼。
キャビティ数と金型コスト: 4 キャビティ金型のコストは 1 キャビティ金型のおよそ 3 ～ 3.5 倍で、プレス サイクルあたりの生産量は 4 倍になります。
コールドランナーとホットランナー：HTV には無関係。 LSRにとって重要です。コールド ランナー LSR 金型はスプルーの無駄を排除し、サイクル タイムを短縮します。
金型を購入する前に必ず DFM レポートをリクエストしてください。 DFM は、ツールの予算を投入する前に、コストの増加や品質の低下につながる設計機能を特定します。
ブランドオーナーは、自社製品について、見た目、機能、パッケージングの観点から考えます。工場ではまず、どのように製造できるかという観点から考えます。具体的には、破損したり、バリが発生したり、不便な場所にパーティング ラインが発生したりすることなく、50,000 回金型から取り外すにはどうすればよいかを考えます。
これら 2 つの観点が乖離しているため、業界では再作業、金型の修正、不合格となった工具のコストが年間数百万ドルに達します。工具の原則を知らなかったことは購入者の責任ではありません。しかし、金型設計概念の基本的な語彙は、適切な質問をし、答えを理解し、よくある高価な予期せぬ事態を回避するのに役立ちます。
この記事では、シリコーン製品の 7 つの最も重要な金型設計コンセプトについて、具体的な数値、トレードオフ、および当社の 20 年間の生産経験から導き出された例とともに取り上げます。
パーティング ラインは、金型の 2 つの半分が交わる場所です。すべてのシリコーン製品にはパーティング ラインがあり、完成したすべての部品にパーティング ラインがウィットネス マーク (表面のかすかな線) またはフラッシュ (余分な材料の薄い膜) のいずれかを残します。パーティング ラインを削除することはできません。パーティング ラインを配置する場所を選択することしかできません。
ルール: パーティング ラインは、バリが発生した場合に最も目立たず、機能性も低く、トリミングが容易な場所に配置します。
適切なパーティング ラインの位置:
自然な幾何学的なエッジまたはコーナー (ボウルの底縁、球形部分の赤道、デザインの棚の段差)
機能しない面（製品の背面または下面）
補助線を隠す装飾的な溝または凹みに沿って
不適切なパーティング ラインの位置:
平らで高光沢の化粧面全体 (光沢のあるシリコンでは分割痕跡が非常に目立ちます)
シール面の中心を貫通（シール面のバリは漏れ不良の原因となります）
テキストまたはテクスチャ パターン全体 (分割証跡によりパターンの連続性が中断されます)
私たちが購入者のデザインをレビューするとき、最初の質問は常に次のとおりです。「パーティング ラインをどこにしますか?」多くの購入者はそれについて考えていません。当社の DFM レポートには、提案された位置とその理由を示す視覚的なマークアップを含むパーティング ラインの推奨事項が含まれています。購入者の美的要件が当社の推奨工具と矛盾する場合は、トレードオフについて明確に話し合います。
実際の例: 2023 年第 3 四半期に、購入者のコンセプトに基づいて、スプーン ボウルの上部 (視認性の高い化粧面) にパーティング ラインを配置するベビー スプーンのデザインを修正しました。私たちの DFM は、これをボウルの縁端に移動することを提案しました。金型の修正費用は 180 ドルでしたが、T2 リビジョンの費用は 350 ドルで、サンプル タイムラインの遅延も発生しました。私たちはこうした決定を、工具の切断後ではなく、切断前に把握します。
抜き勾配とは、金型が開いたときに部品がきれいに取り外せるようにするために、金型内の垂直壁に適用されるわずかなテーパーです。十分な抜き勾配がないと、シリコンがスチール金型の壁を掴んで離型中に破れてしまいます。あるいは、部品が変形せずに金型が開くことができません。
プロセス別の抜き勾配要件:
プロセス |
最小抜き勾配角度 |
推奨ドラフト |
LSR注入 |
0.5° |
1～2° |
HTV圧縮 |
1° |
2～3° |
オーバーモールドシリコン |
シリコン表面では 1° |
1.5 ～ 2° が好ましい |
シリコーンのショア A 硬度が低いほど、抜き勾配がより重要になります。ショア A 20 ～ 30 の柔らかいパーツは、より硬いショア A 60 ～ 70 のパーツよりも、リリース時に裂けやすくなります。
バイヤーが抜き勾配を反対する場合: ブランド オーナーは、CAD レンダリングでよりきれいに見えるため、完全に垂直な壁を求めることがあります。 1° の抜き勾配と 0° の壁の視覚的な違いは、50 mm より短い部品では基本的に人間の目には見えません。常にドラフトを追加します。抜き勾配は、生産金型ではオプションではありません。
非常に深い絞りの場合 (たとえば、深さ 50 mm のシリコン カップ)、ドラフトを 2 ～ 3° とし、ストリッパー プレートを使用した別個のエジェクター設計を推奨します。ストリッパー プレートがないと、Shore A 40 シリコンの深絞りカップがリリース中に反転してしまい、手動で反転する必要があり、ショットごとに人件費がかかります。
初めてシリコーン製品を設計するほとんどの人が、最も高価な間違いを犯すのは壁の厚さです。シリコンはプラスチックではありません。シリコーンの薄い壁は、もろそうに見えるだけでなく、不完全な充填、空気の閉じ込め、表面のくぼみ、不均一な硬化などの加工不良を引き起こします。
プロセス別の最小肉厚:
プロセス |
絶対最小値 |
推奨される最小値 |
LSR注入 |
0.5mm |
0.8mm |
HTV圧縮 |
1.5mm |
2.0mm |
これらの最小値を下回ると、充填圧力が材料の粘度に打ち勝つことができず、ゲル化が始まる前に材料をキャビティの端まで押し込むことができません。結果はショートショット、つまり成形が不完全な部品になります。
最大肉厚: 故障モードは異なりますが、両方のプロセスにも上限があります。 LSR の場合、壁が 6 mm より厚いと硬化均一性の問題が発生します。壁の中心は表面よりも硬化が遅くなり、内部応力が発生する可能性があります。 HTV の場合、非常に厚いセクションは硬化時間を比例的に延長し (肉厚が 2 倍になると硬化時間もほぼ 2 倍になります)、段階的な金型温度プロファイルが必要になる場合があります。
肉厚の均一性: 多くの設計では絶対的な厚さよりも重要です。一貫した 2 mm の壁を持つ部品は均一に硬化します。 1 mm ～ 5 mm のセクションが交互に配置された部品では、硬化速度の違い、残留応力、寸法のばらつきが生じます。優れたシリコーン製品設計では、壁厚の変動が可能な限り 2:1 未満の比率に維持されます。
リブとテクスチャー: リブ (シリコン上の構造補強機能) は、隣接する壁の厚さの 0.6 ～ 0.8 倍である必要があります。テクスチャ パターン (クロスハッチ、ディンプル、レザー シボ) は、局所的な壁の厚さをプロセスの最小値未満に減少させてはなりません。
アンダーカットとは、まっすぐに引っ張ったときに金型が開くのを妨げる部品上の機能です。例: キャップをボトルの口にカチッとはめることができる、キャップの外側の周囲の溝。パーツの側面にあるフックまたはクリップ機能。内部チャネル。
アンダーカットが重要な理由: アンダーカットには追加の金型機構 (サイド アクション、スライダー、リフター) が必要であり、金型の複雑さとコストが増加します。
シリコーンにとって朗報です。シリコーンは弾性が高いため (破断点伸びが 300 ～ 600%)、プラスチック成形でサイドアクションを必要とする多くの機能は、柔軟なシリコーン部分を手動またはロボットで歪ませることで型から取り外すことができます。部品がアンダーカットされていない表面に十分な柔軟性と抜き勾配を持たせて設計されている場合、10% アンダーカットの溝はストレートプル金型から取り外すことができます。
アンダーカットが本当に金型のアクションを必要とする場合: 深い溝 (深さ対幅の比が 0.5 以上)。基板が曲がらない硬質基板のオーバーモールド。ドラフトのない内部チャネル。単一パーツ上の多方向フィーチャー。
サイドアクションにより、アクションあたりの金型コストが 300 ～ 1,500 米ドル追加され、さらにメンテナンスが複雑になります。当社の DFM では、除去できるアンダーカット (追加コストなし) とアクションが必要なアンダーカット (定量的なコスト増加) に特にフラグを立てます。多くの場合、デザインに 1 ～ 2 mm の幾何学的な変更を加えることで、アンダーカットが完全に除去されます。
すべての鋼がシリコン工具に適しているわけではありません。金型材料の選択は、寸法安定性、表面仕上げ品質、バリ制御、金型寿命に直接影響します。
P20 プリハードン鋼 (HRC 28 ～ 32) : 標準試作品および中量の金型材料。機械加工も良好で、研磨も十分に行われ (SPI B-1 表面仕上げまで)、50,000 ～ 150,000 回のショットを快適に処理できます。 ODM 評価金型、短期 OEM プロジェクト、および大量生産前に変更される可能性のある設計に適しています。
H13 (DIN 1.2344) 硬化鋼 (HRC 48 ～ 52) : 大量生産の LSR 金型の製造標準。硬鋼は、プラチナ硬化 LSR のバリを防止するシャットオフ公差 (<0.005 mm) を保持します。光学部品用のSPI A-2（ニアミラー）まで研磨します。期待寿命: 適切なメンテナンスを行った場合、500,000 ～ 1,000,000 ショット以上。
アルミニウム: スピードとコストが最優先されるシリコーンのプロトタイプ金型に使用されることがあります。素早く機械を加工します。 LSRのシャットオフ耐久性が低い。 HTV のプロトタイピングに使用可能。通常、寿命は 10,000 ショット未満です。
当社の標準: Mitour Silicone のすべての生産 OEM 金型は、H13 硬化鋼で切断されています。当社はアルミニウム製の金型を提供していません。初期費用が低いという誤った経済性は、寿命が短く、シャットオフ性能が一貫していないため排除されています。
単一キャビティ金型は、プロトタイプや少量生産に適しています。年間 5,000 ユニットを超える量の場合、複数キャビティツーリングは経済性を完全に変えます。
4 キャビティ金型における LSR のキャビティ数の経済性:
サイクルタイム: 1 ショットあたり 30 秒
24 時間セルあたりの生産量: 4 キャビティ × (3,600 ÷ 30) ショット/時間 × 24 時間 = 11,520 部品
4 キャビティと 1 キャビティの金型コスト: 約 3 ～ 3.5 倍 (ベース構造、ランナー、エジェクターが共有されるため、4 倍ではありません)
損益分岐点と単一キャビティの比較: 通常、部品コストに応じて 10,000 ～ 15,000 ユニット
制約: キャビティ数は、プレス プラテン サイズと機械トン数によって制限されます。 1 キャビティあたり 8 g の 4 キャビティの乳児用乳首金型は、およそ 300 × 250 mm のプラテン スペースを占有し、80 トンのプレスで稼働します。 600 × 250 mm で 8 キャビティにスケーリングするには、より大型のプレスが必要です。当社では、入手可能な最大の機械ではなく、当社のフリートにある最も適切な機械に合わせて金型のサイズを調整します。
バイヤーはよく「2 キャビティ金型から始めて、後でキャビティを追加できますか?」と尋ねます。はい、一部の金型アーキテクチャ、特にキャビティが共通のフレーム内の交換可能なインサートであるモジュラー金型設計 (「ファミリー金型」または「インサート金型」システムと呼ばれることが多い) では可能です。これはまさに当社の標準 ODM モールド ベース システムに使用しているアプローチです。完全なマルチキャビティ ツールに着手する前に設計を検証したいバイヤーには、1 キャビティまたは 2 キャビティの T1 金型を使用し、設計がロックされたらマルチキャビティの生産金型を使用することをお勧めします。 T1 金型のコストは、当社の標準見積りで生産金型に対して貸方記入されます。
HTV 圧縮の場合、ランナー システムはシンプルです。材料はプリフォームとしてキャビティ内に直接配置されます。 LSR インジェクションの場合、ランナー システムは重要なエンジニアリング上の決定です。
ダイレクトゲート（ホットスプルー） ：最もシンプルな構成。材料は単一のスプルーを通って金型に入り、ランナー チャネル (金型温度 = 高温 = 硬化) を通ってキャビティに入ります。廃棄物: 硬化したスプルーは、ショットごとにオペレーターまたはロボットによって除去されなければなりません。スプルーの廃棄物は通常、ショット重量の 8 ～ 15% 発生します。少量または単一キャビティの金型に使用可能。
コールド ランナー システム: ランナー マニホールドは 5 ～ 10°C に冷却され、ショット間で材料を液体のまま未硬化に保ちます。スプルーの無駄がなくなり、ランナー内の材料が次のショットで再射出されます。コールド ランナー システムでは、材料コストが 8 ～ 15% 節約され、二次作業 (スプルーの除去) が不要になり、サイクル タイムが 2 ～ 5 秒短縮されます (ホットモールド ゾーンでの厚いスプルーの冷却が不要)。
コールド ランナーのコスト: 一般的な 4 個取り金型の場合、金型コストに 1,500 ～ 4,000 ドルが追加されます。 8 米ドル/kg コンパウンド、15% スプルー分率、10 g/部品で 30,000 ユニット/年での回収計算: 年間約 360 米ドルの材料費を節約します。したがって、大量生産金型の場合、コールド ランナーは材料だけで 4 ～ 11 年で回収できます。本当の回収原動力は、オペレータの労力の削減とサイクル タイムの改善です。
当社のデフォルト: Mitour Silicone のすべてのマルチキャビティ生産 LSR 金型は、購入者がコスト上の理由から直接ゲートを明示的に要求しない限り、コールド ランナー システムを指定します。赤ちゃんと接触する製品の場合、コールド ランナーは必須です。オペレーターが赤ちゃんと接触する部品の近くで高温のスプルー材料に接触すると、汚染のリスクがあります。
すべての OEM プロジェクトは、DFM (製造可能性を考慮した設計) レビューから始まります。これがまさにその様子です。
ステップ 1 — 簡単な領収書 (0 日目)
コンセプトをお送りください: CAD ファイル (STEP、IGES、SolidWorks、または任意の標準形式)、寸法を含む手書きのスケッチ、または注釈付きの参照寸法を含む物理サンプル。対象用途、対象材料の硬度、規制要件、対象単価範囲、予想される年間生産量などをお知らせください。
ステップ 2 — エンジニアリングのレビュー (1 ～ 2 日目)
当社のツーリングエンジニアとプロセスエンジニアは共同で設計をレビューします。パーティング ラインの実現可能性、すべての表面の抜き勾配、肉厚の均一性、アンダーカットの識別、予想される金型タイプ (LSR/HTV) とキャビティ数の推奨事項、特殊な金型機構を必要とする幾何学的特徴をチェックします。
ステップ 3 — DFM レポートの配信 (2 日目)
以下を示すマークアップされた PDF を提供します。
推奨パーティング ライン (緑色) と代替品 (黄色)
抜き勾配の修正が必要なサーフェス (赤色、特定の角度の推奨事項付き)
薄肉警告 (オレンジ色、推奨修正あり)
アンダーカット解析と機構に関する推奨事項
金型のコンセプト スケッチ (コア/キャビティの分割を示す単一キャビティの概略図)
事前の金型コスト範囲とリードタイムの見積もり
ステップ 4 — デザインの修正 (3 ～ 7 日目、購入者側)
あなたまたはあなたの設計者は、DFM フィードバックを取り入れます。ほとんどの設計では 1 ～ 2 ラウンドの反復が必要です。同じプロジェクト内で改訂されたファイルを追加料金なしでレビューします。
ステップ 5 — 金型購入の約束
DFM が承認されたら、金型の製作に着手します。金型切断のリードタイムはこの日から始まります。
パーティング補助線を持つサーフェスに高光沢の表面仕上げを指定します。 SPI A-2 (鏡面研磨) の実現と維持には追加コストがかかり、補助線は高光沢の表面で最も目立ちます。表面仕上げの仕様を実際のパーティング ラインに合わせてください。
最小フィーチャ サイズを指定せずに、型にロゴをデザインします。 シリコンは細部をしっかりと埋めますが、高さが 0.5 mm 未満の盛り上がった文字は繰り返し使用すると破れやすくなります。デボス加工されたロゴ (表面に埋め込まれた) は、シリコンの隆起したロゴよりも耐久性があります。
エジェクターシステムは無視します。 ブランド所有者は、部品がどのようにして金型から取り出されるのかについてほとんど考えません。しかし、エジェクターピンの跡は部品表面に補助円を残します。金型を設計する前に、エジェクター マークが許容される場所を指定します。 T1 サンプルではそれらを検出しないでください。
シリコーンが最初の試行で Pantone の見本に完全に一致することが期待されます。 シリコーン着色剤は繊維やプラスチックの染料とは異なる挙動をします。標準として Delta E 2.0 内で、高級化粧品の場合は Delta E 1.0 内で Pantone に適合します。ただし、「Pantone チップと適合させる」には、製造前にカラーマッチング試行が必要です。 1 色の反復サイクルを予算化します。
呼び寸法と公差が混同されています。 シリコーンには自然な熱膨張と寸法変動があります。ぴったりとフィットするアセンブリ (ガラス瓶を密封する必要があるシリコンキャップ) の場合、シリコンキャップの公称寸法だけでなく、ボトルの嵌合寸法も必要です。お客様の組立機能を実現するために、シリコンの公称値と公差を計算します。
金型の種類 |
おおよその費用の範囲 |
典型的な生活 |
こんな方に最適 |
HTV試作機、1キャビティ |
400～800ドル |
5,000～10,000ショット |
設計検証、500 ユニット未満 |
HTV製造、1キャビティ |
800～2,000ドル |
200,000 ショット以上 |
1,000 ～ 10,000 ユニット/年 |
HTV製造、4キャビティ |
2,000～5,000ドル |
200,000 ショット以上 |
5,000 ～ 30,000 ユニット/年 |
LSR生産、1キャビティ |
1,800～4,000ドル |
500,000 ショット以上 |
2,000 ～ 10,000 ユニット/年 |
LSR 製造、4 キャビティ + コールド ランナー |
5,000～12,000ドル |
500,000 ショット以上 |
10,000 ユニット以上/年 |
LSR 製造、8 キャビティ + コールド ランナー |
10,000～20,000ドル |
500,000 ショット以上 |
30,000 ユニット以上/年 |
オーバーモールドツール（インサート成形） |
2,000～8,000ドル |
200,000 ショット以上 |
プラスチック上のシリコーン製品 |
注: すべてのコストは、Mitour Silicone の社内ツーリング施設で製造されたツールの費用です。中国の金型メーカーから購入したサードパーティ製工具（生産契約なし）でも、同様の範囲が含まれます。
DFM は Design for Manufacturability の略で、パーティング ラインの配置、抜き勾配、壁の厚さ、アンダーカットの特徴、およびプロセスの推奨事項を含む製品設計の文書化されたエンジニアリング分析です。金型予算を確定する前に必ず必要になります。 Mitour Silicone では、最低注文基準を超えるプロジェクトには DFM レビューが無料で含まれています。
標準的な単一キャビティの生産金型では、スチールの切断、放電加工、研磨に 10 ～ 14 日かかります。複数個取りの金型や複雑な形状の場合は 14 ～ 21 日かかります。コミットする前にリードタイムを見積もります。単純な形状の場合、30% の金型プレミアムでラッシュ金型サービス (7 日間) をご利用いただけます。
技術的には可能です。金型は別の工場に出荷できます。実際には、機械パラメータ、材料の粘度、射出条件が工場ごとに異なるため、受け入れ工場での再認定コストがかかります (通常、1 ～ 2 日間のプレス時間と T1 サンプルの実行)。 Mitour Silicone では、注文が行われるまで 18 か月間、金型をアクティブな保管場所に無料で保管します。
すべての生産金型は H13 (DIN 1.2344) 硬化鋼で切断され、HRC 48 ～ 52 まで熱処理されています。この鋼グレードは、LSR 射出におけるほぼゼロのフラッシュに必要なシャットオフ公差を 0.005 mm 未満に保ちます。試作金型には、より高速な加工を実現するために P20 プリハードン鋼 (HRC 28 ～ 32) が使用されています。
H13 生産モールドは、30,000 ショットごとに定期的に研磨することで適切にメンテナンスされており、通常 500,000 ～ 1,000,000 ショットの耐久性があります。 P20 モールドは 50,000 ～ 150,000 ショットの耐久性があります。制限要因はパーティング面の摩耗です。そのため、パーティング面の研磨が当社の予防保守プロトコルの一部となっています。
最小壁厚は、LSR 注入の場合は 0.5 mm (推奨 0.8 mm)、HTV 圧縮の場合は 1.5 mm (推奨 2.0 mm) です。これらのしきい値を下回ると充填が不完全となり、ショート ショットや表面欠陥が発生します。金型を切断する前に、DFM レポートで薄肉領域にフラグを立てます。
コールド ランナーは、ショット間のランナー内の LSR 材料を液体に保ち、硬化したスプルーの無駄を排除する冷却マニホールド システムです。コールド ランナーを使用すると、金型コストに 1,500 ～ 4,000 米ドルが追加されますが、材料の無駄 (ショット重量の 8 ～ 15%) とスプルー除去の労力が不要になります。 Mitour Silicone では、すべてのマルチキャビティ LSR 生産金型にコールド ランナーが標準装備されています。
エンジニアである必要はありません。製品リファレンス (スケッチ、写真、競合サンプル、または CAD ファイル) を当社に送信し、製品の機能と使用者をお知らせください。当社のエンジニアリング チームが DFM を処理します。お客様の機能要件を金型設計仕様に変換します。電子メール yfsalee@mymitour.com に、件名に「DFM リクエスト」を付けてください。
工具の導入前に行われる金型設計の決定によって、その後のすべての品質とコストが決まります。徹底的な DFM に投資する適切な時期は、最初の記事が表面に目に見えるフラッシュを付けて戻ってきた後ではなく、スチールに 1 ドルを費やす前です。
レビューしてください OEM/ODM 機能
私たちのを参照してください 製造工程
私たちの 材料オプション
当社について学ぶ 施設と工具工場
電子メール: yfsalee@mymitour.com (件名:「DFM リクエスト — [製品の説明]」)
電話: +86 199 2529 4106
ピーター・クイ | 21 年のシリコーン製造経験 | 4,500m²深センの施設 | Walmart、Target、Disney の認定サプライヤー |接触： yfsalee@mymitour.com
