油圧式、電動式、ハイブリッド式プラスチック射出成形: どのプロセスが適していますか?

設計エンジニアには、特定の用途に最適なプラスチック射出成形プロセスを選択する際にさまざまなオプションがあります。3 つの主な方法 (油圧、電動、ハイブリッド) にはそれぞれ独自の利点と欠点があります。プロジェクトに適切な選択を行うには、これらの方法の違いと、それぞれのメリットを十分に理解することが重要です。

油圧射出成形

油圧式プラスチック射出成形機 (IMM) 特定のニーズ、電気代、個人の好みに応じて、油圧プレスが依然として最適な選択肢となる場合があります。

これらのタイプの機械は、油圧シリンダーを使用して、高圧下で金型の 2 つの半分を締め付けます。次に、プラスチック基板ペレットを溶かし、液体を金型のキャビティに注入します。プラスチックが冷えて固まると、金型の 2 つの半分が分離され、部品が取り出され、このプロセスが繰り返されます。

射出圧力によって金型が押し開かれ、余分な材料が部品の周囲で「はみ出す」のを防ぐため、クランプ装置は射出プロセス中に金型を閉じた状態に維持するのに十分なクランプ力を提供する必要があります。薄肉部分と深い絞り深さを持つ部品の場合、キャビティ 1 平方インチあたり約 3 ～ 4 トンのクランプ力が必要です。厚肉部分と浅い絞り深さを持つ部品の場合、1 平方インチあたり約 2 トンのクランプ力が必要です。

今日の油圧式 IMM は、最大 8,000 トンを超えるクランプ力を制御でき、50 ポンドを超える重量の部品を作成できます。ハイドロフォーミングは、バンパーなどの大型で重い部品を製造する必要がある自動車業界でよく使用される方法です。

利点
油圧射出成形は、コアプル、エジェクタ、バルブゲートの駆動や、長時間保持する必要がある厚肉部品の成形に適しています。全電動式機械に比べて次のような利点があります。

大型部品のクランプ力の向上
注入率の向上
高い耐摩耗性
より大きなショットサイズ
排出能力の向上
クランプの動きが遅い場合にそれを補うためにアキュムレータを装備することができます
初期購入価格が低い
交換部品のコストが低く入手性が高いため、メンテナンスコストが削減されます。
高度なプロジェクトの管理が簡単

デメリット
油圧プレスは非常に強力であるため、アイドル時でも大量のエネルギーを消費します。一般的な電動モーターは射出成形プロセス中に約 2.55 kWh を消費しますが、油圧プレスは 5.12 kWh を消費します。油圧プレスは成形温度が高く、冷却時間も長く、液体漏れのリスクがあるためクリーンルームでの使用には適していません。油圧 IMM は全電動プレスよりも騒音が大きく、精度も低くなります。ただし、クランプ力が高まり、制御システムが改善されると、油圧プレスの精度性能は向上します。

電動射出成形
これらのマシンは、油圧ではなくデジタル制御の高速サーボモーターで駆動されるため、より高速で、繰り返し可能で、より正確で、エネルギー効率の高い操作が可能になります。モーター操作は予測可能性が非常に高いため、理想的な射出プロセスが達成されると、非常に一貫して再現でき、より高品質の部品が製造されます。ジョブがモーターにプログラムされると、デジタル制御により、事実上無人で実行できるため、人件費が削減され、利益が向上します。

利点
電動射出成形は、油による汚染の危険がないため、クリーンルーム用途に最適です。また、高精度であるため、小型から中型の部品や、ペトリ皿や注射器などの医療製品にも適しています。その他の利点は次のとおりです。
厳密な精度と再現性により、スクラップ率を削減します。漏れのないクリーンなプロセス。油圧に通常伴うダウンタイムの削減。30% ～ 70% のエネルギー節約。より静かな動作。モーターの騒音を 70 dBA 未満に低減。最大 800 mm/秒の高速射出速度とより高速なクランプ動作。起動時間の短縮と最大 20% のサイクル時間の短縮。材料の無駄が少なくなり、ユニット コストが削減されます。オイルなどの消耗品の交換や洗浄は不要。電力要件が低いため、運用コストが大幅に削減されます。

デメリット
電動モーターはより高速で、クリーンで、エネルギー効率に優れていますが、油圧プレスが生み出すクランプ力には及ばず、初期コストも高くなります。これらはボールねじ駆動のトグルクランプで、どちらも消耗部品であり、交換に費用がかかったり、中古市場で入手が困難になることがあります。また、優れた精度を提供するにもかかわらず、電動モーターは位置決め精度が高いため、油圧プレスよりも許容範囲が狭くなることがあります。

ハイブリッドプラスチック射出成形
両方の長所を組み合わせたハイブリッド射出成形機は、数十年前から市場に出回っており、油圧プレスの優れた締め付け力と、電気モーターの精度、再現性、省エネ、低騒音を組み合わせています。これにより、薄肉部品と厚肉部品の両方で優れた性能が得られます。これらの機械は、その効率性と使いやすさから、ここ数年でますます人気が高まっています。

油圧プレスのエネルギーの約 66% はスクリューの回収に使用されます。ハイブリッド プレスは初期費用が高くなりますが、電動スクリュー回転により大幅な節約が可能になり、その分をお客様に還元できます。当社のハイブリッド マシンは、完全油圧マシンが提供するすべてのパワーを備えており、完全電動マシンとほぼ同じエネルギー効率を実現しています。

利点
ハイブリッドプラスチック射出成形は、エネルギー効率が高く、需要がそれほど多くなく、長持ちするプロセスであり、その結果、投資回収が早くなります。
具体的な利点としては、次のようなものがあります。
サーボポンプは連続調整が可能で、製品設計の多様性を実現します。
トグルには2つのクランプシステムを使用する傾向がある
3つのオプション（油圧、電動、ハイブリッド）すべてに平均初期費用がかかりますが、長期的には最大の節約になります。
応答時間が速いクローズドループプロセス
温度が低いと冷却の必要性が少なくなり、オイルと機械の寿命が延びます。

デメリット
ハイブリッド機はすべて異なるため、製品に適したプレス機を選定したり、特定の用途に信頼性の高い代替機を提供したりすることが困難になる場合があります。ハイブリッド機のメンテナンスが必要な場合、監督者は油圧プレスと電動プレスの両方の知識を持っている必要があります。