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シリコーンラピッドプロトタイピングは、製品開発サイクルとコストにおける重要な問題点に直接対処します。従来の成形方法は 金型製作には時間がかかり、修正も難しいため、小ロットで複雑な製品の迅速な開発には適していません。液状シリコーンゴム射出成形とソフトモールド技術を活用することで、シリコーンラピッドプロトタイピングは数日以内に完全に機能するプロトタイプを作成し、試行錯誤にかかるコストを大幅に削減します。
LS Manufacturingは、高度な材料・プロセス制御システムを活用し、試作品が機械特性と寸法精度の要件を満たしていることを保証し、製品検証を迅速化します。この記事では、お客様の研究開発活動を支援するために、プロセスの原理とアプリケーションの価値について詳しく説明します。
シリコーンラピッドプロトタイピング技術のクイックリファレンス表
| モジュール分類 | コアコンテンツの概要 |
| テクノロジーの定義 | ラピッドマニュファクチャリング技術は 柔らかい型を使った液状シリコンゴムの小ロット試作品。 |
| 適用可能な状況 | 医療機器のプロトタイプ、高温シール、生体適合性コンポーネントの開発。 |
| 主なメリット | 試作サイクルタイムが数週間から2 ～ 7 日に短縮され、開発コストが60%以上削減されました。 |
| 種類 | 液体シリコン射出成形、シリコンの圧縮成形、シリコンの 3D プリント。 |
| 材料特性 | ショア硬度10〜80Aが選択可能、耐熱温度は-40℃〜300℃ 、生体適合性認証済み。 |
| 精密制御 | 寸法公差は±0.1mmまで、表面粗さRaは0.8μm以内。 |
| カビ対策 | アルミニウム合金製ソフトモールド（耐用年数： 200〜500個）または3Dプリントモールド。 |
| 典型的なサイクル | 金型製作は3日で完了し、プロトタイプの納品は24〜48時間以内に完了します。 |
| 品質管理 | 100%寸法検査、硬度試験、引張強度検証 |
このガイドを信頼する理由：LS製造の専門家による実践的な経験
LS Manufacturingチームは、シリコーンラピッドプロトタイピングにおいて、業界横断的な技術経験を15年間蓄積してきました。これにより、液状シリコーンゴムのレオロジー特性と成形原理を深く理解することができました。当社のプロセスシステムは、 TWI Globalのエラストマー接着技術規格に準拠し、 3D Systemsの積層造形ソリューションと統合されています。
5軸加工と液状シリコーン射出成形技術を革新的な方法で融合させることで、材料選定から金型温度制御までを考慮した包括的なシステムを開発し、硬化の最適化を実現しました。これにより、残留気泡や寸法収縮といった業界を悩ませてきた問題を解決しました。300件を超えるシリコーンラピッドプロトタイピングプロジェクトの実証データに基づき、設計から量産まで包括的なソリューションを確立しました。
このガイドで詳述されているすべての技術は、医療機器、自動車システム、民生用電子機器など、ハイステークス産業において厳格な量産検証を受けています。この実績により、読者は重要な技術ノードを体系的に習得し、一般的なプロセスリスクを効果的に軽減し、機能試作から量産成功への合理的かつ効率的な移行を実現することができます。
図1: LS Manufacturingによる成形中のシリコンプロトタイプとのリアルタイムインタラクション
シリコンラピッドプロトタイピングとは何ですか?
スピード革命：数週間から数日へ
従来の金属金型では、設計、機械加工、熱処理が必要となり、合計で3 ～ 5 週間かかります。しかし、 CNC加工や3Dプリントで実現したソフトモールドをベースにしたシリコンラピッドプロトタイピングを使用すると、図面から完成品までの全工程が3〜5日以内となり、製品検証サイクルの速度が大幅に向上します。
コスト最適化: 従来の金型製作のわずか10%～20%
柔軟な適応性：リアルタイムの設計最適化をサポート
機能実現：見た目を超えたプロトタイプの価値
クイックシリコンパーツは、ショア硬度（10～80A）の選択が可能で、量産部品と完全な機能同等性を実現しています。 -40℃～250℃の温度範囲で信頼性の高い性能を発揮し、完全な生体適合性認証も取得しています。これらの機能により、シールの完全性チェックや疲労耐久性の検証など、実環境における性能評価を含む、あらゆる重要な検証試験に直接適用できます。
シリコーンラピッドプロトタイピングは、プロトタイピング技術のアップグレードであるだけでなく、革新的な製品開発ロジックも提供します。 「設計-検証-最適化」という閉ループを、低コストと超効率による最短経路に凝縮し、医療、自動車、電子産業におけるイノベーションに不可欠なサポートを提供します。
シリコンラピッドプロトタイピングのプロセスにおける基本的な手順は何ですか?
シリコーンラピッドプロトタイピングの基本ステップは、「精度、効率、再現性」という3つの主要な目標に基づいています。プロセスの標準化により、材料科学と精密製造技術が統合されます。液状シリコーンゴム成形に代表されるシリコーン成形プロセスは、以下の4つのステップによってプロトタイプの機能性と一貫性を確保します。
3Dモデル設計とDFM解析:
シリコン型を作る前に、当社のエンジニアは製品の機能要件に基づいて製造可能性分析を実行し、壁の厚さ、抜き勾配角度、パーティング面の設計の均一性を最適化します。シミュレーション ソフトウェアは、流路や気泡発生の可能性を予測して最初から欠陥を回避するためにも使用され、提案された設計の成形実現可能性を保証します。
迅速なソフトモールド製造：
液状シリコーンゴムの注入と真空脱ガス：
後処理および全数検査品質検査：
シリコーン型の製造における精密制御から液状シリコーンゴム成形におけるパラメータ最適化に至るまで、各工程は試作品の機械的特性と寸法安定性に直接影響を及ぼします。このシステムは、心臓インターベンションデバイス用シーリングリングや新エネルギー車用バッテリーパックのシーリング部品といったハイエンド分野で既に成功を収めており、設計と量産を繋ぐ重要な架け橋として機能しています。
液状シリコーンゴム (LSR) がラピッドプロトタイピングに最適な素材である理由
液状シリコーンゴムは、その優れた材料特性から、ラピッドプロトタイピング技術による機能試作において最も重要な材料の一つです。特に医療用シリコーン試作においては、生体適合性、精密成形性、安定性といった優れた性能を有しており、医療機器に求められる安全性、精度、信頼性の要件を満たします。
| 特性分類 | ラピッドプロトタイピングのコアバリュー |
| 流動性 | |
| 透明性 | 内視鏡などの透明部品の機能検証に適した光学グレードの光透過率。 |
| 耐熱性 | -60℃から250℃までの温度に耐え、滅菌も可能で、高温要件を満たします。 |
| 生体適合性 | |
| 化学的安定性 | 消毒剤や体液腐食に耐性があり、医療用途で長期の信頼性を実現します。 |
| 弾性メモリ |
総合的な性能上の利点により、「形状類似」から「機能的に同等」までの液状シリコーンゴム試作技術。 高度な材料とラピッドプロトタイピングを組み合わせることで、コンセプトから臨床検証までの開発サイクルが大幅に短縮され、コンプライアンス要求の高い業界に効率性と信頼性を兼ね備えた革新的な道が提供されます。
図2：LS Manufacturing社による液状シリコーンゴム成形で製造されたカスタムエンジニアリングハウジング
シリコーンのラピッドプロトタイピングは、どのような業界やアプリケーションシナリオに特に適していますか?
材料の安全性、設計の柔軟性、そして機能の信頼性を特徴とするシリコーンラピッドプロトタイピング技術は、多くの要求の厳しい業界において、迅速な製品開発のための重要なツールとして既に活用されています。特に医療用シリコーンの試作や機能プロトタイプの試験が必要な場合、この技術は不可欠となります。最終製品の性能を直接確認できるサンプルを作製できるため、研究開発サイクルを大幅に短縮できます。
| 産業分野 | 典型的なアプリケーションシナリオ |
| 医療機器 | 手術器具のハンドル、インプラントシール、カテーテルの先端、生体適合性が必要なその他のさまざまな部品。 |
| 自動車 | 吸気管、ワイヤーハーネスのシール、ショックアブソーバー、その他高温に耐える弾性部品。 |
| ベビーケア製品 | |
| 家電 | |
| 工業用部品の製造 |
他のプロトタイピングソリューションと比較して、シリコーンラピッドプロトタイピングは、 ISO 10993認証を含む医療機器の生体適合性要件を完全に満たしています。自動車や家電製品分野では、 -40℃から200℃の環境下でのシーリングを検証し、 0.1mmレベルの薄肉構造を非常に高い精度で再現します。
シリコンプロトタイプ作成に LS Manufacturing を選ぶ主な理由は何ですか?
- フルプロセス技術専門家によるサポート：当社のエンジニアリングチームは、設計段階からDFM（製造可能性解析）と材料選定に関するアドバイスを行い、的確な介入を行います。例えば、心臓閉塞器のシーリング部品の場合、設計最適化により気泡欠陥率が15%から0.3%に低減しました。その結果、プロトタイプは初回で流体力学試験に合格しました。
- フルサイクル品質管理：原材料の保管から完成品の出荷まで、21の品質管理ポイントを設けています。すべての医療用シリコーン試作品はISO10993生体適合性試験に合格しています。座標測定機を用いて重要な寸法を100%検査し、シーリングリングなどの部品の寸法公差が常に±0.05mm以内であることを確認しています。
- シームレスな量産統合：標準化されたプロセスパラメータの移行により、試作品をそのまま量産に活用できます。例えば、呼吸用マスクプロジェクトでは、試作品の検証から数万個の量産までわずか10日で完了しました。これにより、20万元を超える二次開発コストを効果的に回避し、当社のシームレスな生産移行能力の効率性と費用対効果の高さを実証しました。
これまでに、37社の医療機器企業のFDA認証取得を支援してきました。特に、当社の神経介入デバイス用カテーテルのプロトタイプは、臨床試験サイクルを6ヶ月短縮しました。この革新的な「プロトタイプを製品として」というアプローチは、シリコーン部品の効率的な開発経路を根本的に変え、迅速かつ信頼性の高い医療機器の商業化において業界に新たな基準を確立しています。
LS Manufacturing は、クライアントのどのような特定のシリコン部品の課題の克服を支援しますか?
詳細なクライアントの問題分析
内視鏡技術を専門とする医療機器スタートアップ企業は、動物実験用の小型シーリングリングの試作品を緊急に必要としていました。しかし、従来の金型を用いたソリューションでは納期がわずか4週間しかなく、それ以降の設計変更には2万ドル以上の追加費用がかかり、既に限られた研究開発予算にさらに負担をかけるだけでなく、厳しい承認期限にも間に合わなくなります。このような状況下で緊急に求められていたのは、より機敏で費用対効果の高い試作ソリューションでした。
LS製造ソリューション
3D図面を受け取ってからわずか24時間で、チームは製造可能性分析を完了し、気泡が発生しやすい複数の薄肉領域を指摘し、最適化を行いました。高精度CNC加工によるアルミ合金金型と医療用液状シリコーン材料を使用し、金型製作から真空射出成形までの全工程を5営業日以内に完了し、寸法精度±0.01mmという高い透明度を備えた機能的なシーリングリングのプロトタイプを完成させました。
成果と価値創造
顧客向けの最初のプロトタイプは、耐圧シール試験と生体適合性試験に合格し、試験結果のフィードバックに基づいて2回の迅速な設計イテレーションが実施されました。各イテレーションから1週間以内に新しいサンプルが納品されました。最終的に、プロジェクト全体の開発サイクルは65%短縮され、試作コストは85%削減されました。これにより、製品は予定より6ヶ月早く臨床承認段階に入ることができました。
この事例は、LS Manufacturingがシリコン部品に関する最も複雑かつ緊急性の高い課題に対応できる能力を示すものです。ラピッドプロトタイピング技術と医療グレード材料のプロセスを深く統合することで、クライアントの緊急課題を解決すると同時に、この市場セグメントにおいて非常に価値のある反復型かつアジャイルな開発モデルを確立しました。
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シリコンラピッドプロトタイピングはどの程度の精度と表面処理を提供しますか?
シリコーンラピッドプロトタイピング技術は、「速い＝粗い」という従来の認識を打ち破り、精密金型とプロセス制御によって量産部品の精度と表面品質を実現します。特に医療機器や精密シーリング用途に使用される高精度シリコーン部品は、機能検証の重要な担い手となっています。具体的な技術指標は以下の通りです。
- 寸法精度管理： 5軸CNC加工されたアルミ合金金型を採用し、成形部品の寸法公差は±0.1mm以内に安定的に制御可能で、主要な嵌合部品の寸法公差は最大±0.05mmに達します。マイクロ流体チップのチャネル幅誤差は0.03mm以下と、精密な生物学的サンプルの取り扱い要件を満たすのに十分です。
- 薄肉構造の成形限界：高流量液状シリコーンゴムを使用することで、メーカーは0.2mmという薄肉で安定した部品を成形でき、厚みの均一性は10%未満に抑えることができます。この先進的な材料は、新生児用呼吸マスクの試作品の透明な薄肉部に気泡のない完全な充填を保証すると同時に、医療用途に必要な柔軟性と構造的完全性を維持します。
- 多様な表面処理への適応性:金型表面を鏡面研磨することで、Ra 0.2 μm未満などの光学クラスの透明性を実現できます。また、エッチングテクスチャにより、マット仕上げや革のような仕上がりを実現できます。さらに、後処理ステップでは、抗菌コーティングのスプレーやスケールマーキングのシルクスクリーン印刷が可能です。
- 詳細な複製精度検証：このプロセスにより、ギアの微細歯やシール面取りといった複雑な形状の複製において、 95%以上の形状再現精度を実現し、 0.15mmの丸みを帯びた角といった微細なディテールの複製も完全にサポートします。プロトタイプから最終生産部品に至るまで、機能の一貫性を確保し、開発プロセス全体を通して構造と性能の整合性を維持します。
現代のシリコーンラピッドプロトタイピング技術は、材料、金型、そしてプロセスの革新を融合させることで、「形状の類似性」から「性能の同等性」へと飛躍を遂げました。精度と機能性の高度な融合こそが、ラピッドプロトタイピングを補助ツールから製品開発の中核要素へと進化させ、要求の厳しい業界に効率的で信頼性の高いソリューションを提供する原動力となっています。
LS Manufacturing では、プロトタイプから量産へのスムーズな移行をどのように実現しているのでしょうか?
シリコーン製品の開発においては、試作検証から量産へのスムーズな移行が非常に重要です。LS Manufacturingのカスタムシリコーンサービスでは、「設計と生産」という統合コンセプトに基づき、試作から量産までのプロセスにおいて技術パラメータの高度な一貫性を確保し、サプライヤー変更に伴う品質リスクやコミュニケーションコストを回避します。
- DFMの将来を見据えた設計コラボレーション：当社のエンジニアは、量産プロセスの基準をプロトタイプ設計段階に組み込み、成形は可能だが量産が難しい設計を回避しています。例えば、輸液ポンプのシーリングバルブのプロジェクトでは、プロトタイプの肉厚公差を±0.15mmから±0.1mmに最適化することで、その後の量産歩留まりは98.5%という高い水準に達しました。
- プロセスパラメータの標準化：試作品から量産までのプロセスパラメータの比較システムを構築し、射出圧力や加硫温度などのコアパラメータを標準化文書の内容として採用しました。新エネルギー車用バッテリーシールリングプロジェクトでは、このシステムを適用することで、試作品パラメータから200トン射出成形機への生産転換を3日以内に達成しました。
- 金型技術の段階的統合：アルミニウム合金の試作金型と鋼製量産金型のキャビティ構造を統一することで、ランナー設計と冷却システムの完全な互換性を確保します。人工心臓弁シールのアプリケーションにおいて、このソリューションにより、従来の金型調整サイクル（再検証が必要）が4週間から3日に短縮されました。
- 包括的な品質システム：試作段階で開発された試験基準とツールにより、ライフサイクル全体にわたる品質アーカイブが構築されました。例えば、呼吸マスクプロジェクトで使用された気密性試験装置を採用することで、試作部品と量産部品の性能差が3%以内に抑えられていることを確認しました。
同時に、当社はカスタムシリコーンサービスも提供しており、技術システムと管理プロセスの両方がクローズドループであることを保証します。 「プロトタイプを製品として提供する」という提供能力により、お客様の市場投入までの時間を最大40%短縮し、技術の一貫性を確保することで、持続可能な競争優位性を構築します。
図5: LS Manufacturingによる医療グレードシリコンプロトタイプ設計の構造解析
よくある質問
1. シリコンラピッドプロトタイピングの典型的なリードタイムはどれくらいですか?
通常、設計確定から最初の試作品の納品まで5～10営業日かかります。シールやガスケットなどの単純な部品であれば、最短3日で納品できる場合もあります。多数個取り金型や複雑な流路設計を必要とするプロジェクトでは、高品質な成形を保証するために、納期を10～ 12日に延長する必要があります。
2.シリコンラピッドプロトタイピングはどのようなサイズの部品に適していますか?
当社が製造する中小型精密部品の最大成形サイズは500mm×500mm×200mmです。医療機器の筐体や自動車センサーのシール材など、このサイズに収まる部品を製造しており、寸法安定性は±0.15%以内で制御可能です。
3.納品されたプロトタイプの機能テストは実行できますか?
試作品は、量産部品と同様の物理的・化学的特性を有する医療用または工業用グレードの液状シリコーンゴムから製造できます。また、気密性、 -40℃から250℃までの高温耐久性、生体適合性などの試験にも使用できます。
4. 最小注文数量はいくらですか?
当社のラピッドプロトタイピングサービスは、最小発注量（MOQ）なしで、1ピース試作に対応しています。また、モジュール型金型設計を最大限に活用することで、ユニットあたりのコストを最小限に抑え、シーリングリング単体でも効率的な検証をサポートします。
5. シリコンで複数の硬度や色の試作はできますか?
LSR材質は50種類以上ご用意しており、ショア硬度は10Aから80Aまで幅広く対応しています。さらに、パントンカラーに対応したカスタムカラーもご用意しています。外側に30Aのソフトゴム、内側に60Aのハードコアといった二重硬度の複合構造や、透明または半透明のカラーミキシング効果も実現可能です。
6. 設計サポートサービスを提供していますか?
エンジニアリングチームは、壁厚の最適化（推奨1.5～3mm） 、抜き勾配1°以上、パーティングライン設計の提案など、DFM解析を無料で提供しています。これにより、お客様のギア構造における気泡発生率を12%から0.5%に低減することができました。
7. シリコンラピッドプロトタイピングモールドは何回再利用できますか?
アルミニウム合金用金型の寿命は約200～500回、樹脂用金型は約50～80回です。ショット間には、バッチ間の品質の一貫性を保つため、プラズマ洗浄による金型洗浄が行われます。ランナーシステムは、設計変更に対応するため、工程のどの段階でも調整可能です。
8. シリコンラピッドプロトタイピングを始めるにはどうすればいいですか?
3D図面をお持ちの場合は、 STEPまたはIGS形式で弊社テクニカルメールアドレスまでお送りください。2時間以内にDFMレポートとお見積もりをお送りいたします。ご注文の確認後、ERPシステムを通じてリアルタイムで同期し、直ちに金型加工を開始します。
まとめ
LS Manufacturingのシリコーンプロトタイピングは、もはや単なる模型製作ではありません。サイクルタイムの短縮、初期コストの削減、迅速な反復開発を通じて、イノベーターに比類のない競争優位性をもたらす製品の開発・製造を促進するものです。LS Manufacturingのような深い専門知識と豊富なプロジェクト経験を持つパートナーを見つけることが、コンセプトから量産まで、シリコーン部品プロジェクトを円滑に遂行するための鍵となります。
次なる画期的な製品が、完璧なスタートを待っています。今すぐ部品設計ファイルをアップロードするか、当社のシニアエンジニアリングチームにご連絡いただければ、無料のDFM解析と個別のお見積もりを手配いたします。LS Manufacturingは、お客様にとって最も信頼できるシリコーン製造パートナーです。com/contact-us">今すぐお問い合わせいただき、専門的なサポートと、お客様のニーズにぴったり合った信頼性の高い高品質のシリコン ソリューションを備えたプロジェクトを開始してください。
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LS製造チーム
LS Manufacturingは、カスタマイズされた製造ソリューションを専門とする業界をリードする企業です。20年以上にわたり5,000社以上のお客様にサービスを提供してきた経験に基づき、高精度CNC加工、板金加工、 3Dプリント、射出成形、金属プレス加工、その他ワンストップ製造サービスに注力しています。
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詳細については、当社の Web サイト（ www.lsrpf.com ）をご覧ください。
