January 16, 2026
現代の製造業が目まぐるしく変化する中で、エンジニアや製品デザイナーは、より強く、軽く、費用対効果の高い部品を製造する方法を常に模索しています。プラスチック射出成形において登場した最も汎用性の高いソリューションの1つが、インサート成形と呼ばれるプロセスです。金属の耐久性とプラスチックの汎用性の間のギャップを埋めるこの技術は、自動車から医療機器まで、さまざまな業界に革命をもたらしました。
生産プロセスを最適化したり、部品の性能を向上させたいと考えている場合は、この技術の仕組みと戦略的な応用を理解することが不可欠です。この包括的なガイドでは、インサート成形とは何か、そのプロセスがどのように機能するか、そして、どのような特定のシナリオで製造の選択肢として選ぶべきかについて詳しく解説します。
インサート成形は、基本的に、あらかじめ配置された部品（インサート）の周りに溶融プラスチックを射出する射出成形プロセスです。その結果、インサートがプラスチックにしっかりと封入された、一体型の組み立て品ができます。
溶融材料だけで部品を作成する標準的な射出成形とは異なり、インサート成形は2つの異なる材料間の相乗効果に依存しています。「インサート」は通常、真鍮、鋼、ステンレス鋼、または銅などの金属でできていますが、別の種類のプラスチック、セラミック、さらには洗練された電子部品であることもあります。
主な目的は、両方の材料の最高の特性を活用することです。金属インサートは、構造的完全性、導電性、または耐久性のあるねじ山を提供し、プラスチックハウジングは、断熱性、振動減衰、軽量化、および複雑な幾何学的設計機能を提供します。
インサート成形の有用性を完全に理解するには、標準的な射出成形とは少し異なる製造サイクルを理解することが役立ちます。
1. インサートの装填 このプロセスは、インサートを金型キャビティに配置することから始まります。これは非常に重要なステップであり、精度が求められます。インサートは、オペレーターが手動で装填することも、ロボットアームで自動的に装填することもできます。多くの場合、このプロセスには垂直射出成形機が好まれます。これは、重力を利用して、金型が閉じられる前にインサートを所定の位置に保持するためです。
2. 金型の閉鎖 インサートがしっかりと固定されたら、金型の2つの半分が閉じられます。この段階では、インサートが完全に静止していることが不可欠です。インサートがずれると、最終的な部品に欠陥が生じたり、金型自体が損傷したりする可能性があります。
3. 射出 溶融熱可塑性樹脂が高圧で金型キャビティに射出されます。プラスチックはインサートの周りを流れ、空隙を埋め、あらかじめ配置された部品の形状を捉えます。熱と圧力により、プラスチックとインサートの間に強固な機械的結合が確保されます。
4. 冷却と固化 プラスチックが冷却して硬化する間、金型は閉じられたままになります。この段階で、プラスチックはわずかに収縮し、インサートの周りにしっかりと密着し、さらに固定されます。
5. 突き出し 最後に、金型が開き、完成した複合部品が突き出されます。その結果、金属とプラスチックの要素を結合するために、さらなる組み立てを必要としない、すぐに使用できる部品ができます。
インサート成形とオーバーモールドはどちらも材料を組み合わせるため、混乱が生じることがよくあります。しかし、その区別は重要です。
インサート成形は、既存の非プラスチック部品（通常は金属）の周りにプラスチックを成形して単一の部品を作成することを具体的に指します。インサートは通常、プラスチック射出が始まる前に金型に配置されます。
一方、オーバーモールドは、通常、既存のプラスチック部品の上に2層目のプラスチックを成形することを含みます。これは、ソフトタッチグリップ（歯ブラシのゴム製ハンドルなど）を追加したり、ツートンカラーの外観を作成したりするために行われることがよくあります。原則は似ていますが、「インサート成形」は、ほぼ常に金属ハードウェア部品または電子部品の封入を意味します。
メーカーがインサート成形を選択するのは、単に目新しさのためではありません。それは、具体的なエンジニアリングと経済的な利点を提供します。
部品の強度と信頼性の向上 インサート成形を使用する主な理由の1つは、機械的接点を強化することです。たとえば、プラスチック製のねじ山は、繰り返し使用するとすぐに摩耗します。金属製のねじ付きナットをプラスチックに挿入することにより、プラスチック部品の軽量ボディで金属ねじ山の耐久性を得ることができます。さらに、プラスチックがインサートの周りに直接成形されるため、結合は金属部品を後で接着または圧入する場合よりもはるかに強力です。
組み立てと人件費の削減 従来の製造では、金属部品をプラスチック部品に接合することは二次的な作業です。成形後、作業者または機械が部品をねじ込み、接着し、またはスナップで固定する必要があります。インサート成形は、このステップを完全に排除します。部品は金型から完全に組み立てられた状態で出てくるため、人件費と組み立て時間が大幅に削減されます。
重量とサイズの削減 部品の大部分にプラスチックを使用し、導電性やねじ山などの必要な場所にのみ金属を使用することにより、エンジニアは、すべて金属製の代替品と比較して、最終製品の重量を大幅に削減できます。これは、自動車および航空宇宙産業において特に重要です。さらに、インサート成形により、ファスナーとコネクタが樹脂自体に統合されるため、より小型でコンパクトな設計が可能になります。
設計の柔軟性 このプロセスにより、無制限の構成が可能になります。設計者は、電子機器用の銅線、回転シャフト用の鋼製ブッシュ、またはセンサー用の磁石を、金属から機械加工することが不可能な複雑なプラスチック形状内に埋め込むことができます。
プロセスが何であるかを知ることは、戦いの半分にすぎません。いつ適用するかを知ることが、優れたエンジニアリングと優れたエンジニアリングを区別するものです。次のシナリオでインサート成形を検討する必要があります。
1. 耐久性のあるねじ穴が必要な場合 これは最も一般的な用途です。プラスチック部品をネジを使用して別の部品に取り付ける必要があり、頻繁に分解および再組み立てする場合（バッテリーコンパートメントカバーなど）、プラスチック製のねじ山が剥がれます。真鍮または鋼製のねじ付きナットをインサート成形すると、製品の寿命を通じてねじ山がそのまま残ります。
2. 部品を統合して組み立てを減らす場合 現在の部品表（BOM）で、プラスチックハウジングを製造し、5つの異なる金属ピンを手動で取り付ける必要がある場合、インサート成形が解決策です。これらの6つの部品を1つの製造ステップに統合します。ツーリングコストを正当化するのに十分な生産量がある場合、組み立て作業の節約は莫大なものになります。
3. 電気伝導性が必要な場合 電気部品の場合、インサート成形は不可欠です。これにより、絶縁プラスチックボディ内に導電性金属パス（ピン、ブレード、またはリードフレーム）を封入できます。これは、電気プラグ、コンピューターコネクタ、およびセンサーハウジングを製造するための標準的な方法です。短絡を防ぎながら、電気接続をほこり、湿気、および振動から保護します。
4. 構造補強が不可欠な場合 プラスチック部品が用途に最適であっても、特定の点で重い負荷を支える剛性がない場合があります。金属製のスピンまたはブッシュをプラスチックにインサート成形すると、負荷または応力が効果的に分散され、プラスチックが圧力下でひび割れたり、クリープしたりするのを防ぎます。
5. 真空密閉シールを作成する場合 医療および油圧用途では、漏れを防ぐことが最も重要です。プラスチックは金属インサートの周りで冷却して収縮するため、機械的ガスケットや圧入継手よりも優れた、タイトで一貫したシールが作成されます。
インサート成形は強力ですが、成形プロセスに複雑さを加えます。成功を確実にするために、エンジニアは特定の設計要素を考慮する必要があります。
収縮と応力 プラスチックは冷却すると収縮しますが、金属は収縮しません。この差は、成形部品に内部応力を引き起こし、インサートの周りにひび割れが発生する可能性があります。設計者は、互換性のある熱膨張率の材料を選択するか、過度のフープ応力を発生させることなく、インサートをローレット加工とアンダーカットで設計して、プラスチックに機械的にロックする必要があります。
インサートの安定性 射出時の高圧により、インサートが正しくサポートされていない場合、インサートが外れる可能性があります。金型設計には、インサートを厳密に所定の位置に保持する機能を含める必要があります。
材料の互換性 すべてのプラスチックがすべての金属とよく結合するわけではありません。結合は主に機械的（プラスチックが金属の形状をグリップする）ですが、一部の用途では、接着を確実にするために、インサートに化学結合剤または特定の表面処理が必要になる場合があります。
インサート成形は、金属の堅牢性とプラスチックの汎用性の間のギャップを埋める洗練された製造戦略です。マルチパーツアセンブリを、より強く、軽く、より信頼性の高い単一の固体コンポーネントに変換します。
この技術を使用する適切なタイミング（具体的には、ねじ山、導電性、または部品の統合が必要な場合）を特定することにより、メーカーは大幅なコスト削減と性能向上を実現できます。次世代の電気自動車を設計している場合でも、シンプルなハンドヘルドデバイスを設計している場合でも、インサート成形は、より効率的で耐久性のある製品への道を提供します。
