製品構造デザイン：4つの主要原則

製品構造設計の原則は、製品構造の設計における基本的な概念とガイドラインである。

これらのガイドラインは、製品の構造設計が合理的であることを保証する。

プラスチック製品でも金物製品でも、製品構造設計の原則には、材料の適切な選択、合理的な構造の選択、金型構造の簡素化、コスト管理が含まれる。

01 R合理的な素材の選択

すべての製品は素材から成り立っている。

製品を設計する場合、まず最初に材料の選択を検討する。

材料は製品の機能に影響するだけでなく、コストにも影響する。

では、どうすれば合理的に素材を選べるのか。

(1) 製品の用途で選ぶ：

用途によって素材に求められるものは異なる。例えば

• 日常的に使用される家電製品では、強度が高く、表面処理が容易で、錆や摩耗に強く、成形が容易な材料、例えばプラスチック材料ではPC、ABS、PC＋ABS、金属材料ではステンレス、アルミニウム、亜鉛合金などが好まれる。
• 食品業界では、飲料用ボトルにはPET、食品包装用袋にはPPPE、飲料用コップにはPPやPCなど、無毒無味、耐低温、耐高温、あるいは無添加の素材が必要だ。

(2) 製品の市場志向に基づいて選択する：

製品の市場での位置づけもまた影響する。 材料選択.製品は品質によって高級品、中級品、低級品に分類される。

• 高級製品には優れた素材が必要だ。
• 中級品には、許容できる性能の素材が必要である。
• 低級品には、できるだけコストを抑えた素材が求められる。

(3) 製品の機能で選ぶ：

素材の選択は製品の機能によって異なる。例えば

• 動く製品には耐摩耗性の材料が必要である。多くの 金属材料 は一般に耐摩耗性であり、PA（ナイロン）、POMなどの耐摩耗性プラスチック材料や天然ゴムなどのゴム材料が使用できる。

(4) 会社の要件に基づいて選択する：

各企業には、材料を含む独自のサプライヤーが存在する。一つの製品に対して、設計要件を満たすことができる材料は複数あり、その価格も異なる場合がある。材料の選択は、その企業特有の事情を考慮する必要がある。

02 S合理的な構造を選ぶ

製品の構造設計は過度に複雑であってはならない。

実際、製品の機能を満たしている限り、よりシンプルな構造の方が好まれる。

シンプルな構造であれば、成形、製造、組み立てが容易で、問題が発生する可能性も低くなる。

例えば、製品の構造を固定する方法には、ネジ固定、バックル固定、両面接着固定、ホットメルト固定、超音波溶着固定などがある。

これらの方法を選択する際には、以下のことを推奨する：

• 最も信頼性が高く、着脱が可能な方法であるため、スクリュー固定が望ましい。
• 便利で簡単なバックル固定を、より信頼性の高いスクリューと組み合わせて使用する。
• 両面粘着固定、ホットメルト固定などは、必要な場所だけにしてください。

製品の構造設計において、冗長な構造は許されない。つまり、設計時間が無駄になり、金型加工が難しくなり、材料が無駄に使われることになる。

製品の構造を設計する際には、必要なものだけを盛り込み、そうでないものは除外することが重要である。バックルや補強材など、すべての構造は目的を果たすべきです。

03 T金型構造の簡素化

製品設計が完了すると、製品を成形するための金型が必要になる。製品の構造設計がしっかりしていても、金型が作れない、作りにくいというのでは、満足のいく構造とはいえません。

構造エンジニアとして、金型の基本的な構造、製品の成形方法、金型からの出方など、金型についての基本的な理解を持つことは極めて重要である。そうすれば 金型構造 は、製品設計の段階で可能な限り簡略化することができる。

例えば、金型のアンダーカットは通常の金型出力に影響を与えます。アンダーカットの問題を解決するために、スライダーや傾斜トップが一般的に使用されますが、これは金型の複雑さと金型製造コストを増加させます。

構造設計では、金型から製品が正常に取り出せるように、金型バックルの処理に努力すべきである。内部座屈の一部は、金型構造を簡素化するために擦り抜いたり、タッチスルーにしたりすることができる。しかし、一部の座屈は残さなければならず、金型にスライダーや傾斜頂部を追加することでしか実現できない。

したがって、製品設計においては、製品の基本的なニーズを満たしつつ、金型をできるだけ単純化する必要がある。

04 Cオストコントロール

コストは製品の重要な側面である。

コスト水準は企業の利益率に大きく影響する。

コスト管理は製品設計のスタート地点から始まる。

製品構造設計において、コスト管理は以下の分野に重点を置くべきである：

(1)材料の選定は、製品の機能を満たしつつ低価格の材料を優先する。

(2)製品形状のモデリングでは、希望する外観を保ちつつ、部品点数をできるだけ減らす。

(3)金型のコストを下げるため、製品設計時に構造をできるだけ単純化する。

(4)製品の構造設計時に適切な固定方法を選択し、生産コストと組立コストを節約する。

(5) 適切な 表面処理 製品の位置づけと外観の要件に基づき、製品の表面処理の際に、加工コストを削減するための方法がある。

(6)製品構造設計において、できる限り自社の既存素材を活用し、スクリューモデルなど素材仕様の統一を図る。