定義プラスチック製リブ
リブとは、プラスチック部品の壁または平面から垂直に延びる薄い壁状の形状です。主に、壁全体を厚くした場合に伴うサイクルタイムの増加や材料費を生じさせずに、部品の構造健全性、剛性、強度を高めるために使用します。
正しく設計したリブは、内部ランナーとして働いて材料の流動を助け、反りを防ぎます。一方、不適切な設計は、ヒケ（局所的なくぼみ）などの外観不良や、応力集中による構造破損を招くことがよくあります。
リブは部品全体の肉厚を増やさずに、部品の剛性を大幅に高めます。True
リブは断面二次モーメントを増加させることで、材料使用量と冷却時間を抑えながら構造剛性を与えます。
強度を最大化するには、リブ厚を常に部品の公称肉厚と同じにする必要がある。False
公称肉厚と同じ厚さのリブは、交差部に大きな熱容量を生じさせ、ヒケやボイドの原因になります。リブ厚は公称肉厚の40–60%にする必要があります。
主要な設計パラメータとガイドライン
以下のパラメータは、業界で使用される重要な基準です（SPEなどの組織による一般的な指針や不適切な設計の修正マニュアルを参照）。
| パラメータ | 推奨値／範囲 | 理由／注記 |
|---|---|---|
| 根元厚（t） | 基準肉厚（T）の40%～60% | 意匠面（クラスA面）のヒケ1を防ぎます。 注：ガラス繊維充填材料では70%まで許容できる場合があります。 |
| リブ高さ（H） | 公称肉厚（T）の3倍以下 | ガストラップや充填不良（ショートショット）を防ぎます。高さが過大でも、荷重下でリブが座屈する原因になります。 |
| ドラフト角度 | 片側当たり0.5° – 1.5° | 部品の離型を容易にします。テクスチャー面には≥ 1.5°、またはテクスチャー深さ0.025mm当たり1°が必要です。 |
| 根元R（R） | 公称肉厚（T）の25～50% | リブ根元の応力集中を軽減します。半径が大きすぎると質量とヒケのリスクが増えます。 |
| 間隔（S） | ≥ 2 × 公称肉厚 (T) | リブ間の十分な冷却を確保し、金型鋼への熱蓄積を防ぎます。 |
| チップの厚さ | 0.75 mm以上 | リブ先端部の金型鋼材に十分な強度を確保し、樹脂が末端まで流れるようにします。 |
リブ設計の利点と欠点
リブを効果的に使用するには、構造上の要件と製造性のバランスを取る必要があります。
| 特徴 | メリット | 欠点／リスク |
|---|---|---|
| 構造健全性 | 曲げ剛性と耐荷重能力を大幅に高めます。 | 不適切な設計は反りや内部応力を引き起こします。 |
| サイクルタイム | 中実の厚肉壁より冷却が速く、総サイクルタイムを短縮できます。 | 深いリブの充填には、特殊なベントまたは低速の射出速度が必要な場合があります。 |
| 材料費 | 中実壁と比べて部品重量を減らし、原材料使用量を削減します。 | 深いリブキャビティを形成するには、より複雑な金型加工（EDM）が必要です。 |
| 化粧品 | 戦略的に配置すれば、フローラインやウェルドラインを隠すために使用できます。 | 肉厚比2を無視すると、反対側の表面にヒケが生じるリスクが高まります。 |
一般的なアプリケーション・シナリオ
リブは射出成形で広く使用されています。代表的な用途は次のとおりです。
- 自動車用筐体：ポリプロピレン（PP）またはアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ABS）製の大型平面パネル（例：ドアパネル、ダッシュボード）を補強します。
- 民生用電子機器：ポリカーボネート（PC）またはPC/ABSブレンドを使用する機器内の、バッテリー室の構造支持部やPCB取付ボス。
- 産業用クレート：高耐久パレットやクレートの底面に格子状リブを設け、荷重によるたわみを防ぎます。
- 歯車とプーリー：ハブとリムを放射状リブで接続し、トルク伝達能力を維持しながら質量を減らします。
リブの根元にR（フィレット）を設けると応力が分散され、亀裂を防止できます。True
鋭角部には応力が集中します。肉厚の0.25x～0.5xの半径を設けると、疲労強度が大幅に向上します。
狭い領域で強度を最大化するため、リブ同士を可能な限り近接配置できます。False
リブ同士を近づけすぎると、その間の金型鋼を効果的に冷却できず、サイクルタイムの増加と反りの可能性につながります。
段階別の設計推奨事項
流れ経路に対するリブの向きが、溶接ラインとフローマークの形成にどのように影響するかについて議論します。
- 公称肉厚（T）を設定：材料と構造の要件に基づいて、部品の基本肉厚を定めます。
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根元厚さ（t）を計算：
- 非晶性材料（例：PC、ABS）の場合：0.4 × T～0.5 × Tを目標とします。
- 半結晶性材料（例：ポリアミド6（PA6）、ポリエチレン（PE））の場合：目標値は0.5×T～0.6×T。
- 抜き勾配を付ける：リブ壁に少なくとも0.5°の抜き勾配を付けます。リブ上端が充填できないほど薄くならないようにします（>0.75 mmを維持）。
- 根元に丸みを付ける：リブと壁の交差部にフィレットを追加します。公称肉厚の120%を超える「厚肉部」の仮想円が生じないよう、半径を小さく保ちます。
- 高さと間隔を確認：リブ高さが3 × Tを超えないようにします。複数のリブが必要な場合は、金型鋼材の強度と冷却効率を確保するため、少なくとも2 × Tの間隔を空けます。
- 肉抜き（任意）：構造上、非常に厚いリブが必要な場合は、一定肉厚の規則を守るため、「肉抜き」（中央部から材料を除去すること）を検討します。
突出し時の真空密着と擦れ跡を防ぐため、リブには抜き勾配が必須です。True
抜き勾配がないと、リブと金型鋼の摩擦によって部品表面が損傷したり、リブが金型に固着したりします。
非常に薄く深いリブを充填する最善の方法は、射出圧力を上げることです。False
高圧はバリや金型損傷の原因になります。正しい対策は、ベントを増やすか、リブ厚／流路をわずかに拡大することです。
FAQ：一般的なリブ設計の問題
Q：部品の反対側にリブによるヒケが生じるのはなぜですか？ A：リブが熱容量の大きい部分として働くと、ヒケが発生します。リブと壁の交差部は周囲より厚いため冷却が遅く、内側へ収縮します。リブ厚を壁厚の50～60%に保つことで、体積収縮3を最小限に抑えられます。
Q：リブを金型充填の補助に使用できますか？ A：はい。リブは内部フローリーダー（流路）として機能します。ただし、リブが壁に比べて薄すぎると、流れは厚い壁を優先し（ためらい効果）、リブ内にエアトラップやショートショットが生じる可能性があります。
Q：材料選定はリブ設計にどのような影響を与えますか？ A：ポリオキシメチレン（POM）やPPなどの高収縮材料はヒケが生じやすく、より薄いリブ（比率40%）が必要になる場合があります。ガラス繊維充填材料は収縮が小さく、目立つヒケを生じさせずに、やや厚いリブ（比率70%まで）を許容できます。
Q：リブにおける「スチールセーフ」とはどのような考え方ですか？ A：金型設計では、最初はリブキャビティをやや小さく加工し、プラスチックリブを薄くしておく方が安全です。後で充填上の問題が生じた場合、金属をさらに除去してリブを厚くするのは容易ですが、金属を追加し直すのは困難で高コストです。
Q：流動方向に対してリブをどのように配置すべきですか？ A：流動抵抗を最小限に抑えるには、リブをプラスチックの流れと平行に配置するのが理想です。流れに垂直なリブは、ためらいや、流動先端が分岐して再合流する箇所でウェルドライン4を発生させることがあります。
概要
プラスチックリブ設計で一般的なミスを避けるには、肉厚比と形状基準を厳守する必要があります。「黄金則」は、ヒケを防ぐためにリブ根元の厚さを公称肉厚の40～60%に保つことです。また、設計者は離型のための抜き勾配と、応力を軽減するための根元半径を優先しなければなりません。構造要件と射出成形上の制約を両立させることで、堅牢で外観にも欠陥のない部品を製造できます。全体像については、射出成形金型完全ガイドをご覧ください。
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Zetarmold設計ヒント：適切な形状比率によってヒケなどの外観不良を防ぐための包括的なガイドです。 ↩
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ZetarMoldリブ設計ガイドライン：肉厚比、およびそれが構造健全性と製造性のバランスに与える影響を詳しく解説しています。 ↩
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Xometryリソースセンター：リブ交差部における体積収縮の物理的な仕組みと、適切な間隔の計算方法を説明しています。 ↩
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ZetarMold欠陥トラブルシューティング：流路に対するリブの向きが、ウェルドラインやフローマークの形成に与える影響を解説しています。 ↩
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