なぜ金属射出成形（MIM）は高い材料効率とコスト効率を誇るのか？

メタルインジェクションモールディング（MIM）は、材料使用効率と総コスト効率の両面で卓越した性能を発揮し、複雑かつ高性能な部品製造に革新をもたらしました。このプロセスは、プラスチック射出成形の柔軟性と粉末冶金による金属強度を組み合わせており、自動車、医療機器、航空宇宙、コンシューマーエレクトロニクスなど、さまざまな産業で広く採用されています。本記事では、精密鋳造などの従来製造プロセスと比較しながら、MIMが優れた材料効率とコスト効率を実現する理由を解説します。

メタルインジェクションモールディング（MIM）とは？

MIMは、射出成形の設計自由度と、金属部品ならではの強度・耐久性を融合させた先進的な製造技術です。微細な金属粉末にポリマーバインダーを混合してフィードストックを作成し、この混合物を精密金型へ射出して複雑形状の部品を成形します。成形後、バインダーを除去する脱脂工程を経て、焼結により部品を高密度化し、高強度かつ高品質な最終製品に仕上げます。このプロセスにより、ダイカストなど従来工法に比べて部品強度が大幅に向上します。

MIMプロセスの流れ

MIMプロセスは、主に以下の4つのステージで構成されます。

フィードストックの準備

高品質な金属粉末とポリマーバインダーを精密にブレンドし、均一なフィードストックを作成します。粉末とバインダーの比率を最適化することで、安定した射出性と最終製品の信頼性が確保されます。適切なフィードストック準備は、MIM全体の品質と効率に直接影響します。

射出成形

フィードストックを加熱して溶融状態にし、高圧で精密金型に射出して「グリーン体」と呼ばれる成形体を得ます。この工程により、セラミック射出成形に匹敵する複雑な形状を高精度かつ高効率で成形できます。金型設計の精度は、材料ロス削減と生産性向上に直結します。

脱脂

射出成形後、グリーン体からポリマーバインダーを制御された条件で除去し、「ブラウン体」と呼ばれる多孔質の金属体を形成します。脱脂は溶剤抽出または熱分解によって行われ、最終焼結に適した状態へと整えます。

焼結

ブラウン体は制御雰囲気中で高温焼結され、金属粒子同士が結合して高密度化します。この工程により、機械的特性、寸法精度、耐久性が大幅に向上します。焼結プロセスの効率と安定性は、MIMの高品質・高コスト効率を支える重要要素です。

MIMにおける材料効率

ニアネットシェイプ成形

MIMはニアネットシェイプ成形に優れており、従来のCNC加工のような除去加工と比べて材料ロスを大幅に低減します。高精度な金型転写により余肉を最小限に抑え、サステナブルかつ高効率な生産を実現します。

リサイクルと再利用性

MIMプロセスでは、未使用のフィードストック残渣やスプルーなどを回収し、再配合して再利用できます。この循環により材料利用率が向上し、廃棄量と材料コストの削減につながります。

高付加価値材料の有効活用

MIMは高精度かつ低廃棄であるため、超合金や貴金属など高価な材料を扱う場合に特に有利です。材料管理を最適化することで、高額原材料に伴うコスト負担を大幅に軽減できます。

MIMが実現するコスト効率

量産効果

MIMは量産時に最大の経済性を発揮し、生産数量の増加に伴って部品単価が大幅に低減します。精密鋳造などと比較すると、金型・治工具などの固定費は大量生産によって十分に償却され、トータルコスト効率が劇的に向上します。

部品一体化による削減効果

MIMでは、本来複数部品で構成される機能を単一の一体部品として設計・成形できます。これにより組立工数の削減、管理点数の低減、潜在的な不具合リスクの低減が可能となり、総合的な製造コストと信頼性の両方を改善します。

二次加工の最小化

MIMは高い寸法精度と良好な表面仕上げを持つ部品を直接成形できるため、機械加工や研磨など二次加工の必要性が大幅に減少します。これは、従来の機械加工や板金プレスなどで発生する追加工コストやリードタイムを削減し、トータルの製造コスト低減と短納期対応に直結します。

まとめ

MIMは、複雑かつ精密な部品を高ボリュームで製造する際に、材料効率とコスト効率を高いレベルで両立できるプロセスです。廃棄材料の削減、リサイクルの活用、二次加工の最小化により、現代製造業の要求に合致したソリューションを提供します。高度な生産性と競争力強化を目指す際は、NewayのMIMサービスをぜひご検討ください。