樹脂流動解析事例で学ぶ射出成形金型不良対策とコストダウン

はじめに：なぜ今、樹脂流動解析が重要か

現在の製造業、とりわけプラスチック製品の射出成形工程において、「樹脂流動解析」はもはや欠かせない技術です。
グローバル競争が激化する中、納期短縮・品質向上・コスト削減という三大要請を同時に満たす技術は、それほど多くありません。
かつて昭和の時代には、ベテラン作業者の経験則に頼ることが多く、手戻りや金型の作り直しが「当たり前」とされていました。
しかし今や、デジタル技術とラテラルシンキングを駆使して問題解決力を高める時代です。

この記事では、実際の樹脂流動解析の事例を交えながら、金型不良の予防と大幅なコストダウンのコツを「現場目線」で解説します。
調達購買担当やバイヤー、サプライヤーにとっても必ず役立つ情報を提供しますので、ぜひ最後までご覧ください。

射出成形現場でよく遭遇する金型不良とその要因

主な金型不良：ショートショット・ウェルドライン・ヒケ・バリ

射出成形の現場では、少しの違いが大きな不良につながります。
代表的不良には以下が挙げられます。

・ショートショット（充填不足）
・ウェルドライン（樹脂流路の合流線が外観・強度に影響）
・ヒケ（樹脂の収縮による凹み）
・バリ（パーティングラインからの樹脂漏れ）

これらの現象はグローバル標準の製品品質を目指すうえで致命的です。
一方で、現場ベースでは「金型が悪い」「樹脂が悪い」と属人的な原因追求で終わることが多いのが実情です。

昭和的アナログ業界の課題

日本の製造現場では、意外にも「デジタル技術導入への抵抗感」が根強く残っています。
経験値の高い成形技能者が重宝され、「樹脂の表情」を目視や手触りで判断するアナログな意思決定が今なお日常の風景です。
しかし、こうした属人的ノウハウは人材流動化や世代交代で急速に失われつつあります。

流動解析の現場的価値：ものづくりの「見える化」ツール

流動解析とは何か

流動解析は、射出成形金型の中で樹脂がどのように流れ、冷え固まっていくかをコンピュータ上でシミュレーションする技術です。
解析ソフト（Moldflow、T-flow等）を用い、次のような情報が事前に「見える化」されます。

・樹脂の流動パターン（ゲート・ランナー・キャビティ内）
・温度分布
・圧力分布
・エアトラップやウェルドラインの予測位置
・ヒケやソリなどの変形予測

このように、実際の試作や生産を始める前に、リスクとなる部分を可視化できます。

事例1：ショートショットの根本原因を明らかに

ある自動車部品メーカーでは、量産初期にショートショットが頻発していました。
従来なら「金型調整でなんとかする」アプローチでしたが、流動解析を適用したところ、予期しない位置に流動抵抗が生じていることが判明しました。
具体的には、狭い部分の蓄熱が想定以上の材料流動を阻害し、一部が未充填となっていたのです。
この解析結果を基にゲート位置を変更することで、成形機の型締め力を上げずとも大幅な歩留まり改善・不良率低減が実現しました。

事例2：ヒケ不良ゼロを達成したデータドリブン改善

家電業界のサプライヤーでは、ヒケ不良が量産後も継続発生していました。
ヒケは樹脂が冷える過程の収縮差が原因ですが、「経験では直せない」とお手上げ状態。
流動解析で温度分布と冷却時間を最適化し、金型温調配管のレイアウトを見直しました。
この施策により、追加工や手直しコストが不要となり、平均サイクルタイムを3%短縮することにも成功しました。

徹底的なコストダウン：流動解析がもたらす経済的メリット

① 金型トライ回数の削減とリードタイム短縮

試作・量産初期には必ず「金型トライ（試し打ち）」が行われます。
実際には数十回のトライ＆エラーを繰り返し、仕様決定や形状変更が重なり、数百万円規模のコストが発生していました。
流動解析を導入することで、この「無駄なやり直し」の大半を未然に防ぐことができます。
1案件あたり2～3回分のトライが削減できれば、時間もコストも大幅圧縮につながります。

② 材料ロスと補修人件費の最小化

従来、金型補修や不良品の発生は日常的業務の一部でしたが、解析による事前予測ができれば、材料ロス・再溶融などのコストカットが可能です。
これは単純に材料費の節約にとどまらず、不良対策要員の工数削減や設備のダウンタイムを減らす副次的効果も生み出します。

③ デジタルとアナログの最適融合による競争優位構築

流動解析の活用は、経験豊富な熟練者と若手エンジニア・外注サプライヤーの「共通言語」を作ります。
属人的ノウハウを暗黙知から形式知へ転換し、どの現場でも同じレベルの品質・コスト管理が再現できるようになります。

調達・バイヤーの視点：設計段階からの流動解析活用で失敗ゼロへ

サプライチェーン全体最適の要点

部品調達を担当するバイヤーにとって、「流動解析結果を要求図面や仕様確認時点から共有する」ことは非常に有効です。
無理な形状指定や過度な公平差要求は、結果的に不良増・コスト高騰の原因となります。
早期解析のフィードバックでリスクを排除し、Win-Winのパートナーシップを構築しましょう。

サプライヤーが知るべきバイヤーの本音

現場バイヤーは、調達価格だけでなく「品質トラブルによる納期遅延リスク」にも敏感です。
流動解析の技術提案を提出できるサプライヤーは、単なる価格競争だけでなく品質保証体制もアピールでき、長期的な信頼につながります。
小規模金型メーカーや成形業者でも、解析結果を活用した提案型営業で、大手メーカーへの参入障壁を越えやすくなっています。