「注型成形（真空注型）」とは？新人設計者向けの基礎知識

新製品の開発プロジェクトにおいて、樹脂部品の試作は避けて通れない道です。

「数万個作る量産品と同じ金型を最初から作るのはリスクが高いが、数十個だけ本番に近い品質でプロトタイプを作りたい」

というシーンで活躍するのが注型成形（真空注型）です。

注型成形とは、製品の原型（マスターモデル）からシリコン製の型を作り、そこに液状の樹脂を流し込んで複製する成形技術のことです。

金型（金属の型）を作らずに済むため、少ないコストと短い納期で高品質なプラスチック部品を作ることができます。

注型成形の仕組みと極めて重要な「仕上げ工程」

注型成形は、空気が混入して不良品になるのを防ぐため、真空状態の専用装置の中で樹脂を流し込む「真空注型」という手法が一般的です。

ここで設計者が知っておくべき重要な事実が、「マスターモデルの表面仕上げ」が注型品の品質を100%決定づけるということです。

マスターモデルの作成： 3Dプリンターや切削加工などで、製品の原型を作ります。
表面の仕上げ（磨き・塗装）： シリコン型は微細な傷や積層痕まで完全にコピーしてしまいます。そのため、原型をそのまま使うことはなく、職人の手作業によるヤスリがけやサーフェイサー処理、塗装などで表面をツルツルに仕上げます。
シリコン型の作成： 仕上げた原型を枠で囲み、液状のシリコンを流し込んで固め、半分に割って原型を取り出します。
樹脂の注入（真空注型）と硬化： 真空状態で液状の樹脂を注入し、オーブンで熱を加えて硬化させます。固まったら型から取り出して完成です。

試作に非常に便利な注型成形ですが、設計上のトラップになり得るデメリットも存在します。

型の寿命が短く、大量生産には向かない：シリコン型は熱や化学反応で劣化するため、1つの型で作れるのは20〜30個程度が限界です。
寸法精度を狂わせる「2回の収縮」：設計者が最も注意すべきポイントです。注型成形では、①シリコン型自体が硬化する際の収縮、②注入したウレタン樹脂が硬化する際の収縮、という2回の収縮が起こります。そのため、金型ほどのミクロン単位の精度を出すのは困難であり、原型を作る段階でこの収縮率（一般的に0.2%〜0.5%程度）をあらかじめ見込んで大きく設計する高度なノウハウが必要になります。

デメリットとしてこの2点を挙げましたが、注型成形で30個以上の物が必要な場合は、マスターモデルがあれば、再度シリコン型を作成ができます。
シリコン型の再作成費用はかかりますが、同一の物を30個以上用意できます。

また、精度が必要な部分が予めわかっている場合は、部品側の穴などはシリコン型の中に金属のピンを仕込んでおくなど、注型屋さんのノウハウがあるため、依頼する際にしっかり相談することが大切です。

注型成形で使用できる材料について、注意が必要です。
射出成形などで使える樹脂材料をそのまま注型成形で使うことはできません。

ここには、樹脂の化学的な違いがあります。

射出成形で使われるのは、熱で溶かして冷やして固める「熱可塑性樹脂（本物のABSやPPなど）」です。

一方、注型成形で使用するのは、2つの液体を混ぜて化学反応で固める「熱硬化性樹脂（ポリウレタン樹脂やエポキシ樹脂）」です。

注型成形で「ABS調（ライク）」「アクリル調（ライク）」「PP調（ライク）」と呼ばれる材料は、あくまで本物の物性に似せた（シミュレートした）疑似材料です。

引張強度や柔軟性は似せることができても、耐候性（紫外線劣化）、耐薬品性、耐熱温度などの環境耐性は本物と異なるケースが多いため、過酷な環境試験などを行う際は、試験結果に影響が出ないか十分な注意が必要です。

最適な製造方法を選ぶために、他の工法との違いを整理しましょう。