防衛産業向けカスタム航空宇宙射出成形

航空宇宙用射出成形部品

標準的な射出成形は、プラスチック部品を大量生産するためのプロセスです。溶融したプラスチックを高圧で金型キャビティに注入し、隙間に固めることで部品を完璧に成形します。その後、材料は冷却され、金型の形状に定着します。航空宇宙分野の射出成形では、業界の高精度と公差に対する要求を満たすために、厳格な要件が遵守されます。 

航空宇宙分野における射出成形は主にプラスチックを使用し、プラスチック射出成形と呼ばれます。金属射出成形（MIM）も航空宇宙分野で使用されており、こちらは金属粉末とバインダーを使用します。

航空宇宙分野における射出成形は、部品を大量生産する上で不可欠です。なぜなら、部品を一つ一つ機械加工するのは時間とコストがかかるからです。さらに、航空宇宙産業では特殊な高性能プラスチックや複合材料が使用されるため、射出成形は航空宇宙用プラスチック部品の製造において好ましいプロセスとなっています。

 

航空宇宙用プラスチック射出成形が他と異なる理由

精密鋼製金型キャビティ

航空宇宙射出成形は、AS 9100品質マネジメント規格への準拠、AS 9102初回品検査、複雑な部品の大量生産における精度と品質など、満たさなければならない厳格な要件があるため、標準的な射出成形とは異なります。航空宇宙射出成形のこれらの側面について、以下で簡単に説明します。

航空宇宙部品の高精度・高公差 

航空宇宙部品は、安全性と性能上の懸念を排除するために、高い精度と正確さが求められます。部品のわずかなばらつきでも、重要な部品の故障につながる可能性があります。そのため、精密に定義された金型公差が必要とされる部品には、航空宇宙用射出成形が用いられます。

航空宇宙用プラスチック部品の公差は非常に厳しい。射出成形に使用される航空宇宙用射出成形金型は、厳格な公差が求められる。安定した材料と厳しい成形条件の下では、航空宇宙用射出成形金型の公差は0.025mmまで低く抑えることができ、通常はステンレス鋼製で、アルミニウム製金型よりも高価である。これは、鋼製金型の方がより厳しい公差を実現できるためであり、航空宇宙用射出成形金型にとって理想的な特性だからである。

AS9100認証

AS9100 concerns aerospace quality management. Quality-system certification does not by itself approve a particular part or manufacturing route. Confirm applicable customer requirements, supplier qualifications and part acceptance criteria. Areas to review include:

• 品質管理システム
• 文書化とトレーサビリティ
• プロセス制御
• サプライヤー管理

材料要件

航空宇宙産業では、強度対重量比の高い高強度材料が求められます。航空宇宙産業では、260～315℃までの温度に耐えられるPEEKやPEIなどの特殊な高性能ポリマーが使用されています。 

 

プラスチック航空宇宙射出成形

成形された航空機内装トリム

航空宇宙分野におけるプラスチック射出成形は、業界で最も広く用いられている射出成形技術です。PIM（プラスチック射出成形）は、締結具を備えたクランプやマウントなど、非構造部品の製造に使用されます。プラスチック部品は、航空機の軽量化に貢献します。

航空機用プラスチック成形は、まずペレットを溶融し、溶融したプラスチックを高圧で金型に射出することから始まります。プラスチックを射出した後、部品を冷却し、航空宇宙用射出成形金型から取り出します。航空機用プラスチック成形では、後処理は最小限で済み、主に余分なエッジをトリミングする程度です。

 

航空宇宙分野における金属射出成形

MIM forms a metal-powder-and-binder feedstock in a mold. Debinding removes the binder in stages, and sintering consolidates the powder into a metal component. Material selection and final properties require a validated process.

MIM may be considered for small, complex metal components with repeat production needs. Suitability depends on geometry, alloy, required properties and qualification requirements. Examples in this article are not confirmation of Boda approval for a specific aerospace or defense program.

For small metal components, our MIM services provide a starting point for geometry, material and production review.

 

航空宇宙射出成形に使用される材料 

射出成形シート部品

航空宇宙射出成形の最も重要な利点の1つは、幅広い金属合金やさまざまなプラスチックを取り扱うことができ、高性能ポリマーやPEEKなどの熱可塑性樹脂を含む航空宇宙用プラスチック射出成形を利用できる点です。

射出成形によるプラスチック部品は、航空宇宙分野における射出成形の主な用途である。  

プラスチック材料

• PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）
• PEI（ポリエーテルイミド）
• ポリイミド 
• ポリカーボネート（PC） 
• ナイロン/PA
• PPS

金属材料（MIM）

• ステンレス鋼のグレードには、316Lと17-4 PHが含まれます。
• インコネル718、ハステロイXなどの超合金
• チタン合金 Ti-6Al-4V

射出成形の主な利点

マイクロ射出成形部品

素材の多様性

射出成形プロセスは金属とプラスチックの両方に対応できるため、汎用性が高い。射出成形は幅広い材料を加工できるため、製造業者は実験やテストを行う上でより大きな自由度を得ることができる。 

さらに、射出成形部品の製造に金属を使用することで、メーカーは難燃性や導電性といった特定の要件を満たすことができる。

公差が厳しい複雑な形状

射出成形を用いることで、従来の方法では制限されていた多様なデザインを実現し、新たな可能性を探求できます。薄肉化などの機能を備えた様々なデザインを作成できるだけでなく、軽量化によって部品の性能を最適化することも可能です。射出成形プロセスは、最大0.025mmという極めて厳しい公差を実現できます。

費用対効果

射出成形は、他の製造技術に比べてコスト効率に優れています。また、最終寸法に成形されるため、無駄が少なく、後処理も最小限で済みます。 

さらに、この製造プロセスは複数の工程を1つのプロセスに統合することで、労力と全体的なコストを削減し、射出成形を航空宇宙製造における優れた選択肢としています。射出成形されたプラスチック部品は、機械加工された部品よりも安価です。これが、射出成形が航空宇宙分野で広く普及する大きな要因となっています。

時間効率

射出成形プロセスは、サイクルタイムの短縮と試作の迅速化により、製造時間を短縮します。熱可塑性樹脂の生産サイクルは10秒から60秒の範囲で、高性能プラスチックの場合は最大120秒に達することもあります。 

サイクル時間の70～80%は冷却に費やされます。冷却チャネルを設けることで冷却時間を20～30%短縮でき、より多くの部品を生産できるようになります。

射出成形の応用：金属とプラスチック

ゲート付き成形部品

標準的なプラスチック射出成形部品。

射出成形プラスチック部品は、軽量化と断熱性を優先する内装部品や二次構造部品など、重要度の低い部品に主に使用されます。以下に、航空宇宙産業における標準的な射出成形プラスチック部品について説明します。

内装部品

成形された飛行機の窓枠

オーバーヘッドパネル、シート、アームレストなどの内装部品はプラスチック製です。これらの部品は軽量かつ薄型でありながら強度も必要となるため、熱可塑性樹脂がこれらの要件に完璧に適合するからです。コックピットのダッシュボードやコントロールノブなどのその他の内装部品はすべて射出成形品です。

ブラケットとマウント

航空宇宙産業で使用されるブラケットやマウントは、丈夫で軽量なプラスチックやその他の複合材料で作られています。これらは航空機の軽量化に貢献し、大きな応力にも耐えることができます。

ケーブルクランプとファスナー

射出成形は、クランプやファスナーなどの小型で精密な部品を大量生産するのに効率的です。ファスナーには大きな負荷がかかるため、頑丈で耐久性のある素材が求められます。わずかな軽量化でも、積み重なると大きな効果となり、航空機の全体的な性能向上につながります。

電子部品ハウジング

センサー、制御システム、その他の電子モジュールは、主に射出成形によって製造されるプラスチック製の筐体に収められています。耐久性のあるプラスチック製の筐体は、繊細でデリケートな電子部品を湿気、圧力、ストレスから保護するのに役立ちます。これらの筐体は絶縁材としても使用されます。

構造コンポーネント

胴体パネルや翼部品などのアセンブリは、RTMと呼ばれる複合材料を用いた成形法によって製造されます。これらの部品は強度が高く軽量であるため、航空機の燃費向上に貢献します。リブ、補強材、支持部材などのその他の構造部材も、射出成形によって製造されます。

燃料システムコンポーネント

Fuel-system components require compatible materials, controlled dimensions and agreed leak, pressure and environmental tests. The manufacturing route must be selected and qualified for the specific design.

エンジン部品

Engine-related components require a part-specific review of temperature, loading, material condition and qualification. The component name alone does not establish whether MIM is a suitable production route.

ファスナーおよび継手

For latches and fittings, select the material and process against the loads, wear requirements and customer acceptance criteria. Safety-related parts require application-specific qualification.

構造コンポーネント

油圧継手コネクタや燃料システムまたは作動システムにおける構造継手などの構造部品。

その他の特殊品目

For specialized hardware, assess the individual geometry, alloy and acceptance requirements before selecting MIM or another manufacturing route.

プロリーンテックの射出成形サービス

Bodaは トップ射出成形会社 の 航空宇宙部品の特注製造最高のものを提供する 射出成形サービス 高い公差と精度を誇ります。当社独自の射出成形金型は、厳しい公差と優れた表面仕上げを実現しており、その結果、美しい仕上がりで後処理が不要な射出成形部品が生まれます。

Lead time depends on tooling, material, quantity, secondary operations and qualification requirements. お問い合わせ to discuss your project and request a schedule based on the drawing.

 

結論

射出成形は、高精度、軽量、複雑な形状が求められる航空宇宙部品の製造において極めて重要です。この製法により、業界の性能基準および安全基準を満たす部品が製造されます。射出成形は非常に汎用性が高く、メーカーは様々な材料や設計を試すことができます。このプロセスの優れた公差と精度により、大量生産される精密な航空宇宙部品の製造において最適な選択肢となっています。高性能熱可塑性樹脂や複合材などの材料革新により、航空機部品の射出成形は燃費効率をはじめとする航空機の性能向上に貢献しています。