インサート成形のデメリットについて
インサート成形のデメリットについて解説します。ここではインサート成形（射出成形）のデメリットを「金型」「熱可塑性樹脂」「一体化」「強度」など、それぞれの角度から検証します。また、インサート成形以外の工法に当たるフィルムインサート成形とインモールド成形のそれぞれのデメリットやインモールド成形と2色成形（二色成形）のメリットとデメリットをご案内します。
目次
インサート成形（射出成形）の項目別デメリット
インサート成形とは金型にあらかじめネジや板金、SUS（ステンレス鋼）などの金属を入れ、そのまわりにプラスチック樹脂を注入、充填し、一体化させて成形する複合技術です。 金属のほかにも端子やガラス、ICタグなどの半導体部品、異材種プラスチック部品などがインサートされることもあります。インサート成形は射出成形に含まれる技術で、樹脂の絶縁性を利用したコネクタやスイッチなどの電子部品をはじめドライバーやラジオペンチといった工具のグリップにも採用されています。インサート成形は、一部をエラストマーなどの柔らかい材質にすることで製品のグリップ力を高めることもできます。ここではインサート成形のデメリットを「金型」「熱可塑性樹脂」「一体化」「強度」「大量生産」「工数・工程」「コスト」「精度」のそれぞれの項目ごとに見ていきます。
金型
インサート成形の金型はインサート品に傷がつかない構造が必要不可欠となります。そのため、要求される精度や形状にもよりますが、インサート成形の金型は、高額になるデメリットもあります。なお、インサート成形の金型構造ですが、オス型は射出装置側（固定側）に、メス型は型締め機構側（可動側）に取り付けます。オスとメスの金型が合わさってできた空洞部（キャビティ）に溶融樹脂を射出、注入、充填します。射出された溶融樹脂は、金型内のスプルーからゲートを通り、キャビティ内に流れ込みます。金型内に充填した樹脂が冷却・固化したのち、可動側のエジェクタプレートに固定されたエジェクタピンが金型内の成形品を突き出すことで離型させます。三光ライト工業ではインサート成形で使用可能な金型を自社工場で製造しています。金型から成形品に至るまで自社工場で一貫生産することで低コスト、短納期はもとより、試作段階でのデザイン変更のご要望などにも柔軟に対応させて頂きます。
熱可塑性樹脂
インサート成形では、樹脂の充填、注入時、インサートする板金の熱膨張と熱可塑性樹脂の収縮に差が生じる場合や成形後に反りが出る場合があり、デメリットのひとつにあげられます。熱膨張と樹脂の収縮の差を埋めるには、注入する樹脂の特性を熟知した上での微調整や逃げを作るといった対策が求められます。場合によっては樹脂の反り矯正やクラック対策が必要です。三光ライト工業ではこれまでの豊富な実績と知見を最大限に生かし、インサート成形のデメリットを最小限に軽減します。
一体化
金属やICタグ、異素材樹脂を一体化できるインサート成形は、異材を一体化させるのにもっとも適した工法のひとつです。ただし、正しく一体化させるには一定の技術が必要で、ここを誤るとデメリットになりかねません。もっとも重要なのは金型内でのインサート品の正確な位置決めです。不正確な位置決めは、成形品質の低下や製品の不良を引き起こす原因となります。たとえば板金インサートの場合は、トラバースを用いて自動でインサートしますが、成形機に取り付けられた金型とインサート板金の位置関係をしっかり行う必要があります。また、金型内でのインサート品の位置決めでは何よりも正確性が求められるなど、一体化にはノウハウが不可欠です。
強度
アルミ、SUSなどの金属素材を正しくインサートできれば、プラスチック製品の強度は飛躍的に高まり、大きなメリットとなります。反対にインサート品の位置決めを誤るとデメリットとなってしまいます。アルミやSUSといった金属インサートは、スマートフォンの強度向上や軽量化、薄型化などを目的に一般的に採用されています。ほかにも高い強度が絶対的に必要とされる自動車のエンジン部品や電気・電子部品、航空機の内部のキャビン部品、外部の空気力学を考慮した部品部材、家電製品の操作パネルや構造部材などでもインサート成形品が数多く採用されています。
大量生産
インサート成形はインサート品を都度、金型にセットする必要があるため、大量生産には向かない場合もあります。しかし、導入コストはかかりますがパーツフィーダーなどの専用挿入機やロボットを使えば、無人装着が可能となり、デメリットを解消できます。また、ダイカストのインサート成形では、大量生産が可能であり、低価格を実現しています。
工数・工程
インサート成形は樹脂と異素材を一体成型する技術ですので、後の組立などで工数・工程が発生しません。したがって人件費や物流費を削減できるほか、リードタイムも短縮できます。ただし、インサート部品の装着をパーツフィーダーなどの設備で自動化（無人化）できなければ成形機1台につき一人の作業者が必要となり、工数の削減にはつながらずデメリットとなってしまいます。自動化には費用がかかりますが、長期的に見た場合、工数削減の効果のほうが大きいといえます。
コスト
前述のとおり、インサート成形は場合によっては特殊な金型や装置が必要なため、初期投資は高額になることもあります。特に、小ロット製造や短期間のプロジェクトの場合は大きなデメリットとなる可能性があります。複雑な形状や高精度が求められる場合、製作コストはさらに上昇します。したがってインサート成形を採用する際には、長期的な視点でのコスト対効果を検討することが重要といえるでしょう。
精度
インサート成形では、金型で直接成形することによって、非常に高い寸法精度を実現できるといったメリットがあります。インサート成形品は、精密機器や高品質な消費者製品に多用されるため、精度は極めて重要です。インサート成形は、デメリットとのバランスを考えながらうまく活用できるかがポイントのひとつになります。
インサート成形以外の工法のデメリット
インサート成形のひとつにフィルムインサート成形があります。また、フィルムインサート成形と同様、樹脂フィルムを使用した成型工法としてインモールド成形があります。ここではフィルムインサート成形とインモールド成形それぞれの工法の特長をメリットとデメリットを交えて解説します。
フィルムインサート成形
フィルムインサート成形は射出成形の熱と圧力を活用してフィルムと一体化した製品を成形する技術です。 不要な部分をトリミングして製品形状となったフィルムを金型にセットし樹脂を流し込むことで、フィルムと一体化された成形品をつくることができます。フィルムインサート成形は印刷位置のズレといったデメリットがありますが、デザインの自由度が高く、複雑な形状、多色化、様々な絵柄にも対応できるほか、インモールド成形よりも深絞りの製品の加飾に適しています。ほかにも印刷合わせの位置精度が高く、高精度な加飾成形品の量産が可能で、シルクスクリーン印刷の場合、多品種少量生産に対応します。さらに塗装、メッキ処理に比べ、環境への負荷が少ないのに加え、成形品裏面の形状自由度が高いといえます。自動車のバンパーや内装部品、スマートフォンのカバー、洗濯機や炊飯器など電化製品の操作パネル、電化製品の筐体プラモデルなどフィルムインサートは様々な製品に使用されています。
インモールド成形
インモールド成形は、フィルムに印刷された意匠を射出成形の金型内に挟み込んで射出することにより、樹脂表面へ転写する成形方法です。通常の加飾では、成形後の印刷・塗装など、2次加工の工程不具合による歩留まり低下といったデメリットが懸念されますが、インモールド成形によりリードタイムの短縮やトータル工程の歩留まり向上が実現します。低コストで量産することも可能なほか、フィルムインサート成形同様、デザインの自由度が高く、複雑な形状、多色化、様々な絵柄にも対応します。また、高品位な加飾成形品の量産に適しているのに加え、製品の表と裏、どちらの面にも転写できるのもメリットです。さらに射出成形と同時に表面への多色刷りの加飾が可能で、2次加工が不要なためコストが削減されるほか、成形と同時にハードコート処理も可能です。
インサート成形と2色成形（二色成形）の違い（メリット、デメリット）
前述のとおり、インサート成形は多少のデメリットを抱えていますが、それを補って余りあるメリットをいくつも持っています。このインサート成形を2色成形（二色成形）と比較すると、いくつかの違いがあります。たとえば成形機ですが、インサート成形の成形機は単色の汎用機となります。したがって単色成形機より高価で金型構造が複雑な2色成形機より安価です。また、樹脂については、2色成形は熱可塑性樹脂同士の組み合わせとなり、使用できる材料に制限がありますが、インサート成形は極めて多くの樹脂を使用することができます。ほかにも金属、セラミックなど組み合わせられる材質が多いのも特長です。品質面では2色成形は成形機内で製品の製造が完結し、人手を介さないため品質のばらつきは少ないといえます。このように品質の安定化には自動化は重要で、インサート成形においてもイニシャルコストはかさみますが、自動化がひとつのカギとなります。
インサート成形は三光ライト工業にお任せください
三光ライト工業は高度なインサート成形技術を駆使し、低価格かつ短納期でインサート成形品をご提供します。弊社はインサート成形に加え、真空成形や射出成形（低圧・高圧）、さらには2色成形、LIM成形といった技術も有していますのでお申し付けください。なお、ブロー成形や押出成形、金属粉末射出成形は対応しておりませんのでご了承ください。弊社は成形品のみならず金型（キャビティ）から自社工場で一貫生産していますので、デザイン変更のご要望にも柔軟に対応させて頂きます。弊社は成形品はもとより素材や材料についても豊富な知見を有しており、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、各種エラストマーなどプラスチックのことであれば何でもお問い合わせください。大型製品や薄肉製品など形状、サイズ問わず承ります。また、プラスチック塗装にも対応しています。製品を加飾することで外観品質の向上や表面処理、表面保護、耐久性が向上します。さらに弊社は「アッセンブリ（組立加工）」も可能なメーカーであり、プラスチック成形品の製造だけでなく、塗装、印刷などの二次加工はじめ簡単なアッセンブリやパッケージ品も一貫製造しています。弊社は高性能の射出ユニット（プラスチック材料投入ホッパー、材料加熱シリンダー、噴射ノズルなど）を備えた全自動射出成形機など充実の設備群でお客様のご要望にお応えします。ご連絡お待ちしています。
