2005年以来、プラスチック射出成形金型製造

射出成形とCNC加工のコスト構造の比較は？

要点
**射出成形（IM）**は、金型に多額の先行投資を必要とするが、単価が低いため、大量生産（通常500～1,000個以上）に最も費用対効果の高いソリューションとなる。**コンピュータ数値制御（CNC）機械加工**は、セットアップコストはゼロに近いが、機械加工時間と材料の無駄による単位当たりのコストが高いため、試作品や少量生産に最適である。選択は、工具の償却が単価の節約を上回る「損益分岐点」を見つけることにかかっている。

内容隠す

1. 定義

2. 主要コストドライバーとパラメーター

3. メリットとデメリット

4. アプリケーションのシナリオいつ使う？

5. 段階的プロセス損益分岐点の計算

6. よくある質問射出成形とCNCのコスト比較

7. 概要

定義

射出成形（IM）： 溶融した材料（通常は熱可塑性プラスチック）を、特注で加工した金型に高圧で注入する成形製造工程。大量生産の定番。
コンピュータ数値制御（CNC）加工： コンピュータ制御された切削工具が、ソリッドブロック（ストック）から材料を除去し、最終部品を成形するサブトラクティブ製造プロセス。
損益分岐点： 射出成形の総費用（金型＋単価×数量）とCNC加工の総費用（単価×数量）が等しくなる生産数量。

射出成形は、生産量が損益分岐点を超えて増加すると、CNC機械加工よりも費用対効果が高くなる。真

金型製作の初期コストは高いが、サイクルタイムと単価が低いため、大量生産では1部品あたりの総プロジェクトコストは大幅に下がる。

CNC機械加工は、プラスチック部品の製造において、射出成形よりも常に高価である。偽

少量生産（1～100個）やプロトタイプの場合、射出成形に必要な高価な金型製作費を避けることができるため、CNCの方が安価である。

主要コストドライバーとパラメーター

以下の表は、両プロセスのコストに影響を与える主な経済的・技術的変数を比較したものである。

パラメータ	射出成形（IM）	CNC加工
アップフロントコスト（NRE）	金型設計・製作の場合、高額 ($3,000 - $100,000 以上)	CAM プログラミングおよびフィクスチャリング用ロー（$0～$500
単価	低（$0.10～$10.00）	高（$5.00～$200.00以上）
サイクルタイム	秒（標準15秒～60秒）	分から時間へ
廃棄物	低い（ランナーは多くの場合、再生/リサイクルできる）	高い（サブトラクティブ・プロセスでは切り屑/切り粉が発生する）
公差基準	DIN 16742 / ISO 20457 (ルーザー)	ISO 2768（より厳しい）
スケーリング・コスト	リニア（体積に比例してコストが急速に低下）	一定（単価は高いまま）
表面仕上げ	スムース／テクスチャー（金型磨きによって定義される）	目に見えるツールマーク（後処理が必要）

メリットとデメリット

射出成形

メリット	デメリット
規模の経済：大量生産で単価が極めて安い。	参入障壁が高い：金型は高価で、作るのに何週間もかかる。
再現性：何百万もの同じ部品が、最小限の偏差で並んでいる。	設計上の制限：ドラフトアングル、均一な肉厚が必要。
素材オプション：豊富な種類のポリマーと添加剤がある。	改造の難易度鋼鉄製の金型を交換するのはコストも時間もかかる。
複素幾何学：スライダー/リフターで複雑な形状を作成可能。	初期リードタイム： T1サンプルは2～8週間かかる。

CNC加工

メリット	デメリット
スピードだ：部品は24～48時間で製作可能。	変動費が高い：マシンタイムは高価で直線的だ。
精度が高い：優れた公差（±0.01mmが標準）。	ジオメトリーの限界：アンダーカットや深い内ポケットは簡単に加工できない。
デザインの自由：ドラフトアングルは不要で、均一な壁は必要ない。	廃棄物：最終的な部品の数量だけでなく、ブロックの代金を支払う。
強さだ：部品は等方性（あらゆる方向に均一な強度）である。	工具の摩耗：カッターは劣化し、長時間の運転では表面の仕上がりに影響する。

CNC加工部品は通常、等方的な構造特性を持つ。真

CNC部品はソリッドな押し出しブロックや鋳造ブロックから切り出されるため、流動線がある成形部品とは異なり、材料特性は一般に全方向に均一である。

全く同じ3次元CADファイルを、修正することなくCNC加工と射出成形の両方に使用することができます。偽

射出成形では、抜き勾配や一貫した肉厚など、CNCでは必要とされない特殊な製造設計（DFM）が必要とされる。

アプリケーションのシナリオいつ使う？

CNCマシニングを選ぶ

出来高は少ない： 生産台数は100～300台以下。
スピードは重要だ： 機能的な部品を1～3日以内に手元に届ける必要がある。
デザインは流動的だ： CADファイルの変更は無料だが、金型の変更は無料ではない。
厳しい公差： この部品は、収縮しやすいプラスチックでは不可能な精密なフィット（例えばH7フィット）を必要とする。
高い肉厚： この部品は、成形時にヒケが発生するような厚いソリッド部を必要とする。

射出成形を選ぶとき

出来高は多い： 生産台数は年間500～1,000台を超える。
部品単価は重要だ： 目標とするBOM（部品表）コストは厳しい。
複雑な表面仕上げ： 特定のテクスチャー（例：VDI 3400）や高光沢仕上げがすぐに求められる。
インサート成形： その際、金属製インサートやねじ式の真鍮製フィッティングを封入する必要がある。
軽量化： 薄い壁とリブを利用した設計で、強度対重量効率を高めている。

段階的プロセス損益分岐点の計算

射出成形がCNCよりも安くなる正確なポイントを見極めるには、この計算ワークフローに従ってください：

引用を入手する：
- の見積もりを取る。金型コスト[T(im)]と 成型ユニット コスト[U(im)]。
- 見積もりを取る CNCユニット コスト[U(cnc)]（セットアップは通常、ユニットコストまたはミニマムに償却される）。
フォーミュラを適用する：
損益分岐点数量（Q）は、総コストが一致するところである。
T(im)＋[U(im)×Q]＝U(cnc)×Q

Qを解く：
Q = T(im)/[U(cnc)-U(im)].
結果を分析する：
- 必要な体積がQ未満なら CNC.
- 必要数量がQを超える場合は、次の投資を行う。 射出成形.
リードタイムを考慮する：
- 損益分岐点が400台だが、それが必要な場合来週金型のリードタイムが4週間かかるため、成形のコスト削減は関係ない。

射出成形では、複雑な表面テクスチャーを金型から直接組み込むことができます。真

金型キャビティを化学的にエッチングしたり、EDMでテクスチャー加工することで、すべての部品に特定の仕上げ（レザーグレインやマットなど）を自動的に施すことができます。

CNC加工は射出成形よりも材料の無駄が少ない。偽

CNCは減法的で、原料ブロックのかなりの部分をスクラップにしてしまうが、射出成形は必要なところだけ材料を追加し、ランナーをリサイクルすることが多い。

よくある質問射出成形とCNCのコスト比較

1.CNCと射出成形の間の典型的な損益分岐量は？
部品の複雑さによって異なるが、損益分岐点は通常、以下の間にある。 200台と500台.単純な部品の場合、CNCの方が長く安く使える。CNC加工に何時間もかかるような複雑な部品では、成形の方が早く安くなる（多くの場合、100個前後）。チェック ZetarMoldのコストガイド¹ 現在の市場平均

2.なぜCNC加工は単価が高いのですか？
CNCのコストは以下によって左右される。 マシンタイム.機械加工に30分かかる部品がある場合、30分の機械稼働に加え、人件費と諸経費を支払う。各部.射出成形なら、同じ部品を30秒で作れるかもしれない。

3.CNCの代わりに「ソフトモールド」で試作できますか？
はい。アルミ金型（ラピッド・ツーリング）はそのギャップを埋めるものです。スチール製の生産金型よりも安価で迅速（1～2週間）ですが、量産前のテスト用に真の成形部品を提供します。

4.公差要件はコストにどのように影響するか？
公差が厳しいとどちらもコストが上がるが、成形では指数関数的に上がる。CNCは当然±0.05mmを維持している。成形でこれを達成するには、高精度の金型と科学的な工程管理が必要となり、NRE（Non-Recurring Engineering）コストが増加する。参考 ISO2768規格² 加工限界について

5.材料費はCNCと成形のどちらが高いですか？
CNCの材料費は、最初のブロックサイズ（ストック）に対して支払うため高くなり、除去された材料は価値の低いスクラップとして売却されることが多い。成形では、部品の正味重量に加え、わずかなランナー率を支払う。

概要

のどちらを選ぶか。 射出成形 そして CNC加工 の方程式である。 ボリュームと複雑さ.CNCは、スピード、高精度、少量生産（300個以下）に適しており、金型投資のリスクを排除します。射出成形は、言わずと知れたスケーラビリティの王様です。金型の初期費用「授業料」さえ払えば、同じ部品をわずかなコストと時間で作ることができます。製品の立ち上げを成功させるために、エンジニアは検証のためにCNCから始め、市場の需要が確認されるにつれて成形に移行することがよくあります。