プラスチック成形品の破断面解析とトラブル防止に向けた故障解析技術の改善ノウハウ

はじめに：プラスチック成形業界における破断面解析の重要性

プラスチック成形業界においては、製品の軽量化・高性能化・コスト削減を背景に、成形技術の高度化が進んでいます。

しかし一方で、破損やヒビ、欠けなど成形品のトラブルが発生すると、納期遅延や顧客クレーム、最悪の場合はリコールにつながる重大な問題に発展します。

こうしたトラブルの本質的な原因を突き止め、再発を防止するためには、現場目線かつ本格的な破断面解析と故障解析技術が不可欠です。

本記事では、工場現場で実際に役立つ破断面解析の基本と、今日の製造現場で強く求められている「進化した」故障解析技術について、業界のアナログ的慣習と最新動向の両面から詳しく解説します。

プラスチック成形品の破断とは何か？現場で起きやすいトラブル例

破断・初期割れの概要

プラスチック成形品の「破断」とは、本来の使用条件下で力が加わった際、割れたりヒビが入ったりして部品として機能しなくなる現象を指します。
たとえばエンジンルーム内の樹脂クリップが走行中に割れてしまった、家電製品のカバーに亀裂が拡がった、日用品のヒンジ部から細かく欠けてきた、といった問題が該当します。

よくある現場トラブル例

現場では、次のような破断トラブルが頻発します。

・成形時の内部応力（冷却不足・金型温度差）による応力集中割れ
・樹脂材料の乾燥不足や異物混入による材料物性低下からの脆化破断
・過剰な嵌合応力や外部荷重によるクリープ破壊、ファティーグクラック
・設計上の肉厚ムラやリブ構造によるストレスコンセントレーション

これらの破断要因は、製造現場ならではの複雑なバラツキやヒューマンエラー、そして現場で受け継がれる「昭和流の勘と経験」に起因することも多く、根本的な再発防止に至りづらい背景があります。

破断面解析の基本プロセス～なぜ「写真付き報告書」だけでは不十分なのか

アナログな報告体制が招く問題点

日本のものづくり現場には、トラブル発生時「写真付きの簡易報告書を提出して終わり」というアナログ的な習慣が依然として根強く残っています。

しかし、破断面解析とは単なる写真撮影や目視観察にとどまるものではありません。
破断状態を構造・材料・力学の視点から多角的に調査し、トラブルの直接要因（近因）と本質的要因（本因）を階層的に見抜くことが不可欠です。

破断面解析の標準フロー

破断面解析では、以下のような手順が推奨されます。

１．破損箇所の詳細観察（ルーペ、デジタルマイクロスコープ、実体顕微鏡を活用）
２．破断面の形態パターン（脆性破壊・延性破壊・ファティーグクラック等）の特定
３．材料特性（樹脂の脆化、異物混入、流動不良など）の分析
４．金型履歴や成形条件、設計変更履歴などの現場情報収集
５．最終的な「発生機構・再発防止策」の論理的導出

この一連のプロセスを実施すると、トラブルの根因（材料起因・工法起因・構造起因など）を限定でき、論理的な改善活動に結びつきます。

現場実感！破断面から読み解く「診断力」はこう身につける

現場百回の観察力と工学的知識の融合

破断面解析で最も大切なのは「現場観察の経験値」と「材料・成形技術の理論知見」を掛け合わせることです。

例えば、急峻な山型の割れ痕（コンチューションクラック）から射出圧注入時のストレス成分過多を推察したり、ファティーグパターンの条線（ビーチマーク）をたどって応力負荷の実際ルートを想定したりといった、”現場ならではの読解力”が求められます。

日々の不良現物を「手で触れ、よく観察し、成形履歴や設計書と照らしあわせる」ことで、頭のなかに”典型パターン”がストックされ、診断力が磨かれていきます。

破断面解析のための設備投資～昨今の現場動向

DX化やIoT活用が叫ばれる現代ですが、プラスチック成形の破断面解析では依然「アナログ的に現物をみる」ことの重要性が変わりません。
一方、デジタルマイクロスコープや3Dスキャナなどの分析機器が現場レベルでも小型化・安価化しています。
また、社内ネットワークで画像情報や解析レポートをリアルタイム共有する動きも広まりつつあります。
これからは「機器投資による可視化力の強化」と「現物主義的な診断文化」の両立が、ますます重要になるでしょう。

トラブル防止のための故障解析技術～「設計」×「現場」融合こそ最強の解決策

設計と現場の断絶を乗り越える知恵

破断トラブルの根因は、設計上のリスク想定不足や現場での工程ばらつきによることも少なくありません。

昭和流の「現場は現場、設計は設計」という縦割り文化はいまだに残りがちですが、グローバル競争の激化や部品サプライチェーンの複雑化によって、サプライヤー～バイヤー間の知恵の共有・対話力がかつてなく求められています。

設計段階から現場メンバーを巻き込み、CAE（数値解析）や実験的アプローチ（ゲート位置変更や試打ちサンプルの評価など）を取り込むことで、リスクを未然に低減できます。

FMEA・FTAなどのリスクアセスメント手法

より体系的な再発防止策として有効なのが、FMEA（故障モード影響解析）やFTA（故障の木解析）といった手法です。

・FMEA＝あらゆる発生しうる不具合モードを列挙し、その発生確率・影響度・検出困難度を多角的に評価、優先度付きの予防策を立案
・FTA＝一つの故障事象を”発生経路の木”として展開し、どのような連鎖で問題が起こりうるかをロジカルに可視化

これらを現場の実務に落としこむためには、設計・保守・生産管理・調達購買など異なる部門同士の壁を壊し、横断的なチームで本質的な原因究明に取り組む体制づくりが欠かせません。

バイヤーやサプライヤーの方が知っておきたい「上流・下流間連携」の勘所

バイヤー視点の解析技術力が取引強化に直結する

近年はバイヤー（購買担当）が単なる価格交渉者ではなく、品質管理・技術評価のプロフェッショナルとしての役割を期待されるケースが増えています。

破断面解析や故障解析の”目利き”的知識を持ち合わせていることで、単なる「NG報告の受け皿」ではなく、サプライヤーの真の製造品質指導者・信頼されるパートナーへと成長できるのです。

サプライヤー側の技術開示と情報共有ノウハウ

サプライヤー（部品メーカー・成形品メーカー）としては、「現場目線の課題把握→原因究明→改善策提案」のPDCAをロジック立てて説明できることが重要です。

とくに海外調達が増える中、”説明責任”の重さは年々上昇しています。
工場現場の生データや技術的裏付けのある解析レポートを即時共有できる仕組みづくりで、顧客（バイヤー）からの信頼獲得が期待できます。

まとめ：昭和の勘と経験「だけ」から、現場と設計・理論が融合した新時代の解析力へ

プラスチック成形品の破断トラブルを根本的に解決するには、アナログ的な勘と経験だけに頼らず、材料・成形技術の理論、最新の観察・解析機器、FMEA/FTA的な分析視点、そして設計～現場～購買部門を横断する連携体制が必要不可欠です。

日本の製造業には現場カイゼンの強みがあります。
その一方、「進化する故障解析技術」を積極的に導入し、若手・ベテランが知恵を共有できる風土を築くことで、品質トラブルの再発ゼロ・競争力あるものづくりが実現できると確信します。

現場担当・バイヤー・サプライヤーのみなさまが、最新の破断面解析と故障解析技術のノウハウを武器として、持続的な成長を掴まれることを期待しています。