製品設計者が板金プロトタイピングについて知っておくべき5つのこと

板金製造業は、世界最大の産業の1つです。 実際、その（世界市場規模）は2018年に2650億ドルと評価され、2019年から2025年までのCAGRは5％になると予想されています。

製品設計者、特に消費者製品として、製品開発において板金のプロトタイピングがどれほど価値があるかを知っている可能性があります。 それでも、板金がどのように作られているのか、または板金構造のベストプラクティスを設計しているのかわからない場合があります。

この記事では、そのすべてとそれ以上について説明します。 サードパーティの製造工場と取引を行う前に、板金のプロトタイピングについて知っておく必要のある5つのことを紹介します。

＃1シートは厚さの要件を満たす必要があります

他の多くの製品設計者と同様に、板金を平らな部分に存在する金属として説明しましたか？

あなたは完全に間違っているわけではありませんが、定義は「平らな部分」以上のものです。 プレートの厚さは通常0.006インチから0.25インチの間です。 0.25インチより厚い金属を「金属板」と表現し、0.006インチより薄い金属を「シート」または「板金」と表現することができます。

＃2多くの異なる板金製造プロセスがあります

板金製造では、板金工は通常、平らな金属部品から始めて、次のようなさまざまな製造プロセスを使用してそれらを構造（または製品）に変換します。

切り刻まれた
変形
組み立て

切断プロセス

名前が示すように、切断プロセスでは、CNCレーザーカッター、ウォータージェットカッター、プラズマカッターなどの特殊な機械を使用してカットを作成することにより、板金を操作します。 （関連記事：絶対に知っておくべき5種類のCNCマシンをご紹介します）

変形プロセス

板金の変形は、曲げ、引き伸ばし、およびスタンピングによって板金の形状を変更するプロセスを表します。 このプロセスには、プレスブレーキや金属プレス機などの特殊なツールの使用が含まれます。

プレスブレーキを使用すると、シートをさまざまな角度や形状に曲げることができます。 対照的に、金属スタンピングプレス（パンチとダイを備えています）では、エンボス加工、ヘミング、描画などの特定のタスクを実行できます。

組み立て

組み立てでは、ファスナーまたは溶接を使用してさまざまな板金部品を組み立てるプロセスについて説明します。 溶接プロセスは2つのうちでより一般的であり、アーク溶接、電子ビーム溶接など、幅広い溶接技術から選択できます。

したがって、2つのブラケットを直角に製造して組み立てようとしているとしましょう。 まず、レーザーカッター、ウォータージェットカッター、またはカッタープラズマを使用して、平らな板金部品に重要なカットとフィーチャー（穴など）を作成する必要があります。

次に、これらの金属シートをパンチとプレスブレーキのダイの間に置き、90°に達するまで曲げます。 最後に、これらの部品を溶接（またはクリップ）して、目的のカスタム金属製造プロトタイプを形成します。

＃3板金からプロトタイプを作成することには多くの利点があります

板金プロトタイピングがビジネスに役立つ主な理由の1つは、製造にかかる当て推量です。 これらのプロトタイプは、設計コンセプトの物理サンプル（またはモックアップモデル）として機能し、製造が始まるずっと前に設計のパフォーマンスをテストして欠陥を見つけることができます。

板金プロトタイプの製造の初期コストはマイナス面と思われるかもしれません。 しかし、全体像を見落としているかもしれません。 たとえば、製造に全力を尽くして、エラーのあるユニットが大量に発生した場合に、いくら費やす必要があるか想像してみてください。

＃4板金プロトタイプを製造するためのエンジニアリング材料

事実上すべての一般的なエンジニアリング材料はシートの形で使用されます。金属には、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、マグネシウムなどがあります。正しい選択は通常、達成したい最終用途の特性と製品の要件によって異なります。

製品に高い耐熱性と耐食性を備えた軽金属が必要な場合は、アルミニウムを選択する必要があります。ステンレス鋼と銅は、強度、被削性、および優れた表面仕上げの組み合わせを探している場合に理想的です。

マグネシウムシートはまた、高い強度と耐久性を提供し、軽量です（アルミニウムの密度の約3分の2）。ただし、それらは非常に可燃性であり、製造中（および製造後）に重大なリスクをもたらします。どうしても必要な場合を除いて、マグネシウムシートは避けてください。 （関連記事：CNC機械加工マグネシウム：安全上の懸念は何ですか？）

板金プロトタイプの＃5設計のベストプラクティス

次の設計手法は、板金プロトタイプの製造コストと製造時間を削減するのに役立ちます。

1：工具の破損や損傷のリスクを排除するため、少なくとも板金の厚さと等しい直径の穴を設計します。

2：プロトタイプの機能に不可欠な特性にのみキー公差を割り当てます。

3：シートメタルの厚さよりも大きい（または等しい）半径を持つようにプライを設計します。これにより、設計が単純になり、製造がはるかに簡単になります。

4：フィーチャーが近いと製造が困難になるため、すべてのフィーチャーを材料の厚さの少なくとも4倍の折り目から離してください。

5：高品質のサービスの歴史を持つ一流の製造店に製造工程を外注します。

AIXI精密加工は、20年近くにわたり、さまざまな業界に高品質の迅速な板金プロトタイピングサービスを提供してきました。 当社の製造工場では、レーザー切断、プロトタイプスタンピング、曲げ、溶接などのさまざまなプロセスを通じて、費用対効果の高い板金プロトタイプの作成を支援できます。

板金プレス部品