定義
リブとは、プラスチック部品の公称壁から垂直に延びる薄い壁状の形状です。主に、全体の肉厚を増やすことなく部品の曲げ剛性と強度を高めるために使用します。
射出成形では、厚い壁は冷却時間の延長、材料費の増加、ボイドや反りなどの欠陥を招くため、厚肉化ではなくリブを用いることが重要です。リブはフローリーダーとしても働き、ポリプロピレン（PP）1やアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ABS）2などの溶融プラスチックが、金型内の充填しにくい領域へ流れ込むのを助けます。
厚いリブは、デメリットのない最高の構造的完全性を提供する。False
厚いリブは一般に、冷却速度の差による外観表面のヒケや内部の空洞につながる。
リブの厚さは、通常、公称肉厚の50%から70%とする。True
この比率は、対向面のヒケのリスクを最小限に抑えながら、構造的な剛性のバランスをとるものである。
リブの主要設計パラメーター
以下のパラメータは、標準的な業界ガイドライン（DFMガイドライン、SPI標準など）を利用している。
| パラメータ | シンボル | 推奨範囲 | 単位 | キーノート |
|---|---|---|---|---|
| ベース厚 | w | tの40% - 70% | 単位：mm | t = 公称肉厚。40%は高光沢、最大70%は構造/テクスチャー部品用。 |
| リブの高さ | 時間 | tの3倍以下 | 単位：mm | 高すぎるとベントと排出が複雑になり、座屈の原因になる。 |
| ドラフト角度 | α | 0.5° – 1.5° | デグ | 排出に必要。テクスチャーはドラフトを追加する必要がある（深さ0.025mmにつき1°）。 |
| ベース半径 | R | tの25%～50% | 単位：mm | 応力集中を防ぐ。Rが大きすぎると厚い部分ができる（シンクリスク）。 |
| リブの間隔 | S | ≥ 2 × t | 単位：mm | リブ間距離。間隔が狭すぎると、"steel safe"（追加工可能寸法）に関する問題や熱的ホットスポットが発生します。 |
| チップの厚さ | t(先端) | ≥ 0.75 | 単位：mm | 金型が正しく充填されるよう、リブ上部の厚みは最低限とする。 |
メリットとデメリット
| 特徴 | メリット | デメリット |
|---|---|---|
| 強度対重量 | 最小限の重量追加で剛性と耐荷重を大幅に向上。 | 不適切な設計は、意匠面（A面）にヒケ3などの外観不良を引き起こします。 |
| サイクルタイム | 全体の肉厚を厚くするのに比べ、より速い冷却を可能にする。 | 深いリブはガスを閉じ込めたり（ディーゼル効果）、排出を困難にする（ドラッグマーク）。 |
| マテリアルフロー | 内部ランナー（フローリーダー）として、薄い部分や遠いコーナーを埋めるのに役立つ。 | 複雑なリブ加工は金型コストを増加させる（EDM加工が必要）。 |
| 反り制御 | 大きな平らな面を分割し、応力を分散させることで反りを軽減。 | リブ基部の鋭角は応力集中部となり、衝撃で破損につながる。 |
パーツの剛性を高めるには、リブの高さを高くするのが常に最善の方法だ。False
過度に背の高いリブは荷重で座屈しやすく、深く通気しにくい金型キャビティが必要になる。
背の高いリブを1本入れるよりも、背の低いリブを複数入れた方が構造的に優れていることが多い。True
複数のリブが荷重をより効果的に分散し、深く狭いフィーチャーに比べて成形性を維持しやすい。
アプリケーション・シナリオ
- 自動車内装：ダッシュボード基材やドアパネルでは、衝突安全基準を満たしながら軽量化するため、ハニカム状のリブパターンがよく使用されます。
- 民生用電子機器：ノートPCやスマートフォンの筐体では、かさを増やさずに内部PCBを支えて圧壊を防ぐため、マイクロリブを使用します。
- 構造部品：ガラス繊維強化ポリマー（GFRP）4製の電動工具筐体は、高トルクや落下衝撃に耐えるために交差リブを使用します。
- 容器の蓋：薄肉包装では、積み重ね時のたわみや反りを防ぐために放射状リブを使用します。
段階的プロセスの推奨
最適化されたリブ・デザインを実現するには、以下のワークフローに従ってください：
- 公称肉厚（t）を設定：部品の基本機能に必要な基準肉厚を決定します。
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リブ・ベース厚の計算：
- 非晶性材料（例：ポリカーボネート（PC）、ABS）の場合：リブ厚をtの約60～70%に設定します。
- 半結晶性材料（例：ポリプロピレン（PP）、ポリエチレン（PE））の場合：収縮率が高いため、リブ厚をtの約40～50%に設定します。
- 高さの上限を定義：リブ高さ（h）が3 × tを超えないようにします。剛性をさらに高める必要がある場合は、高さを増すのではなくリブの本数を増やします。
- 抜き勾配を付ける：片側につき最低0.5°の抜き勾配を付けます。背の高いリブ（>50mm）では、離型時の真空吸着を防ぐため、抜き勾配を1.0°～1.5°に増やします。
- 根元半径を設計：根元に0.25 × tのフィレット半径を設けます。例：壁厚が4mmなら、半径は1mmとします。これにより切欠き感度を下げられます。
- 間隔を検証：リブ間を少なくとも2 × t空けます。これにより、リブ間の金型鋼材が放熱に十分な強度を持ち、疲労しにくくなります。
- シミュレーション：金型流動解析ソフトウェアを使用し、体積収縮とリブ先端に発生し得るエアトラップを確認します。
ガセットはエッジサポートに使われるリブの一種。True
ガセットは、サイドウォールやボスを支えるために使われる三角形のリブで、沈み込みを避けるために同じ厚さのルールに従っている。
リブは金型の冷却を考慮せずに任意に配置できる。False
リブが近すぎると、金型鋼に熱的なホットスポットが生じ、サイクル時間が長くなり、反りが発生する。
よくあるご質問
Q1：外観不良を防ぐうえで、リブ設計の最も重要な規則は何ですか？ 一般に、リブ根元の厚さは公称肉厚の50～70%にする必要があります。この比率を超えると交差部の材料質量が増え、冷却差によって反対側の表面に目立つヒケ5が生じます。
Q2：材料選定はリブ設計にどのような影響を与えますか？ PA66やPPなどの半結晶性プラスチックに代表される高収縮材料は、ヒケや反りが生じやすい傾向があります。これらの材料では、PCやABSなどの低収縮な非晶性材料に比べ、リブを薄く（公称肉厚の40～50%に近く）する必要があります。
Q3：強度を確保するために、リブで中実壁の厚さを置き換えられますか？ はい。断面二次モーメントを高めるためにリブを使用する方が、壁全体を厚くするよりも機械的に効率的です。材料を節約して部品重量を減らし、成形サイクルに必要な冷却時間も大幅に短縮できます。
Q4：リブの抜き勾配が小さすぎるとどうなりますか？ 抜き勾配が不足すると離型が難しくなります。部品が固定側（A面）または可動側（B面）の金型に固着したり、リブ表面に「ドラッグマーク」（擦れ）が生じたりすることがあります。深刻な場合は、離型時にリブがせん断または破断します。
Q5：根元半径が重要なのはなぜですか？ リブ根元の鋭い角は応力集中部になります。衝撃荷重や繰返し荷重がかかると、その鋭い角から亀裂が発生します。半径を設けると応力の流れを分散できますが、大きすぎると厚肉部ができてヒケの原因になります。
概要
リブ設計の最適化は、部品コスト、外観、性能に直接影響する射出成形の重要な技能です。リブ厚を公称肉厚の40～70%にする標準比率を守り、高さを壁厚の3倍以下に制限し、十分な抜き勾配と丸みを確保することで、ヒケや反りなどの一般的な欠陥を避けながら構造安定性を最大化できます。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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ポリプロピレン（PP）の特性：PPの特性を包括的に解説しており、半結晶性材料の用途で収縮率やリブ寸法を決定する際に不可欠です。 ↩
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ABS材料ガイド：一般的な非晶性材料であるアクリロニトリル・ブタジエン・スチレンの特性を詳しく解説しています。リブ設計比率は半結晶性プラスチックとわずかに異なります。 ↩
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ヒケの防止：リブ厚と壁厚の比率が不適切な場合に発生する主要欠陥、ヒケの物理的な仕組みを説明しています。 ↩
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GFRPの構造用途：繊維強化材とリブ構造の相互作用によって機械的特性が向上する仕組みを、科学的に詳しく解説しています。 ↩
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リブ設計のヒント：構造健全性を維持しながら外観不良を最小限に抑えることに特化した、実践的な設計ガイドラインです。 ↩
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