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セラミックス

セラミックスで粉末プレス成形を行うメリットとデメリットをご紹介します。メリットとデメリットを知っておくことは、適切な加工方法の選択には欠かせません。併せて、粉末成形に使用される素材や対応してくれる企業についてもご紹介します。

成形前に知りたいセラミックスの特徴

加圧解放の図

ここではセラミックスの特徴を紹介します。粉末材料によって持っている性質が異なるため、それぞれの性質を理解した上で粉末成形を行うことが重要になります。

セラミックスは外から力を加えられるとその形に合わせて変形するのではなく、粒子同士の隙間を埋めるように移動して成形が促進されます。また、粒子の大きさによって成形のされ方に違いがあります。

セラミックスは加圧されても粒子自身の塑性変形はないので加圧解放時に積層破壊したり、クラックがはいったりして欠けることがあります。また、セラミックスが上からしか圧力を受けずに下の方が十分に圧縮されていないと上の方しか固まりません。下の方はぼろぼろと欠けて崩れ易くなってしまいます

セラミックスの特徴を踏まえて選ぶべき粉体成形機

結論、上下から均等に圧縮できるものを選ぶ必要があります。

上記で紹介した不具合以外にも、上下加圧を充分に行わずに上からのみの成形を行ったものを生産し続けた結果、焼結後変形したり強度不足で不良品率が高くなってしまうという傾向があります。

そのため、セラミックスを粉末成形する際には上下から均等に圧縮できる粉体成形機を使用すると良いでしょう。

これから新たに粉末プレスの委託や機械を導入する方は、このようなセラミックスの特徴を抑えた上で、依頼をしましょう。

【PR】セラミックスに対応した粉末成形機

三庄インダストリーが提供する粉末成形機では、上下からの均等な圧縮はもちろんのこと、 振動機能を備えていることで、より均一な粉末の充填や脱気を可能にしています。

本社にはテストルームが開設されており、実際の機器で粉末成形のテストも可能。 係員による機器の説明や作業のサポート、テスト内容の相談などにも対応してくれます。

セラミックスでの粉末プレス成形にお悩みの方は、三庄インダストリーに相談・テスト依頼をしてみてはいかがでしょうか?

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セラミックスを粉末プレス成形することのメリット

機械加工を減らせる

セラミックを粉末プレス成形すれば、切削などの機械加工の工程を減らすことができます。セラミックスは硬くて脆く、切断や切削がしづらい素材です。金型を使用する粉末プレス成形ならば切断の必要はなく、切削や研削も最低限に留められます。

大量生産が可能

粉末プレス成形は金型を使用するため、大量生産が可能です。

原材料のロスが少ない

粉末プレス成形では、原材料のロスが少なくなります。製品の形状をした金型を使って成形されるため、成形後や焼結後の機械加工工程を少なくできるのが粉末プレス成形の特徴です。削り落とされる部位がほとんどないため、原材料のロスを抑えることができます。

他の原材料との混合が可能

粉末プレス成形では、求める特性に応じて、金属や樹脂などと配合することが可能です。

セラミックスを粉末プレス成形することのデメリット

クラックが発生するリスクがある

成形体の密度を高めるなどの目的で添加されたバインダーは、焼結時に溶融、分解し、ガスを発生させます。粉末プレスに限りませんが、セラミックスの成形・焼結をする工程では、クラックが発生するリスクを考慮する必要があります。

粉末プレス成形で使用されるセラミックス粉

粉末プレス成形で使用されるセラミックスとしては、アルミナやジルコニア、強化アルミナ、窒化ケイ素をはじめとしたさまざまな素材が挙げられます。また、工業用ではありませんが、人工骨などの素材として、ハイドロキシアパタイトの粉末プレス成形なども行われています。

これから新たに粉末プレスの委託や機械を導入する方は、このようなセラミックスの特徴を抑えた上で、依頼をしましょう。

このサイトでは、おすすめの粉末プレス成型メーカーを特徴別に紹介しています。導入を検討している方はぜひご参考ください。

おすすめの粉末プレス成型メーカー
3選を見る

セラミックスでの粉末プレス成形に対応している企業

三庄インダストリー

真空・振動ウェーブ成形プレス
引用元HP:三庄インダストリー公式HP
http://www.sanshoindy.com/prd_01_04.html

三庄インダストリーの粉末成形機では卓上サイズのテストマシンから少量生産用、全自動の量産型まで幅広い仕様の製品を取り扱っており、成型方式も油圧ポンプで加圧する上下両軸成形、真空成型、CIPなどさまざまな製品を展開しています。

本社にはテストルームが開設されており、実際の機器で粉末成形のテストが可能です。係員による機器の説明や作業のサポート、テスト内容の相談などにも対応してくれます。

粉末機械工業

粉末成形機
引用元HP:粉末機械工業公式HP
http://funmatsu.web.fc2.com/fk01a.htm

成形用金型の製作やテスト打ち、故障時の修理対応、特殊仕様成形プレスの製作など、大手企業にはないサービスの提供も粉末機械工業の特徴です。

幸伸技研

2000kN 粉末成形プレス
引用元HP:幸伸技研公式HP
https://www.kohshin-eg.co.jp/contents/index.html#wc_anc00004

幸伸技研が取り扱う「2000kN 粉末成形プレス」は、金属粉やセラミック粉を金型に入れ、プレスして形にします。それから高温で焼結加工を施し、高精度の部品が完成されます。

同機種を使用して作られた部品は、自動車やパソコン、携帯、家電など、さまざまな生活必需品に使用されています。

アドテックエンジニアリング

メカ式プレス
引用元HP:アドテックエンジニアリング公式HP
https://www.adtec.com/products/press/standard.html

アドテックエンジニアリングは粉末成形機本体から補助設備の販売、委託成形まで幅広いサービスを提供しています。

北米にある装置メーカー・Gasbarre社の日本国内販売総代理店で、Gasbarre社の粉末成形機を取り扱っている他、セラミックスの委託成形・デモ成形を行っています。

岩城工業

200ton両締めプレス成形機(粉末テフロン成形)
引用元HP:岩城工業公式HP
https://www.iwa-ki.com/pdt/2022/01/27/3454/

岩城工業は油圧プレス機の専門メーカーで、ゴム・粉末・樹脂・加熱冷却・金属など多様な材料に対応可能な油圧プレス機を取り扱っています。

粉末成形機では、両締め方式や加熱冷却が可能なもの、粉末セラミックや粉末テフロンを対象にしたものなどさまざまなタイプの製品を展開。

エヌピーエーシステム

卓上プレス機(粉末成形プレス)【コンパクトプレス】
引用元HP:エヌピーエーシステム公式HP
https://www.npasystem.co.jp/product/compact_press.html

エヌピーエーシステムは、粉末成形機、粉末成形用金型、ヒータープレス・ホットプレスおよび油圧システム・油圧機器の独自設計・製作・販売を行っている会社です。

粉体成形機関連では、研究開発用から量産用の機器の設計・製作・販売の他、さまざまな材質や形状の粉末成形用金型の設計・製作・販売も行っており、特注品にも対応しています。粉体の均一な充填や脱気を行う「小型振動ブロック」も取り扱っています。

川崎油工

30000-30000kN上下押粉末プレス
引用元HP:川崎油工公式HP
http://www.khm.co.jp/detail.php?cd=100

川崎油工は、金属加工プレス、油圧プレスでは豊富な実績とノウハウを有しており、その技術をベースとして製品の開発・製造・販売からメンテナンスまでを手がけています。粉末成形機では高精度油圧プレスによる大型の粉末成形機を展開しています。

光生油圧機械

S.Eチェルトマット成形機
引用元HP:光生油圧機械公式HP
https://www.kohsei-hyd.co.jp/pg142.html

光生油圧機械は、切断機・粉砕機・破砕機・粉末成形機器・油圧プレスなどの設計・製造・販売・修理・メンテナンスなどを行っている会社です。粉末成形機器では、おもにファインセラミックス・セラミックス・新素材向けの製品を展開。

コータキ精機

CNCエコリング粉末成形プレス
引用元HP:コータキ精機公式HP
https://www.kohtaki.co.jp/product/cncエコリング粉末成形プレス/

コータキ精機は、プレス事業部と切断機事業部が協業することで、業界のさまざまなニーズに対応している会社です。粉末成形機の開発・設計、製造・販売はプレス事業部の担当で、金属やセラミックスの粉末、耐火煉瓦などの成形に対応した製品を展開しています。

ゴーショー

Single Plate Presses
引用元HP:ゴーショー公式HP
https://www.gosho.jp/modules/products/index.php?content_id=11

ゴーショーは、スイスのオスターワルダー(Osterwalder)社の粉末成形機の輸入・販売を行っている会社です。

オスターワルダー社は、世界的な粉末成形プレス機のメーカーで、1991年より粉末成形プレス機の製造を行っています。プレス機に関しては100年以上の実績があり、豊富なノウハウを持っています。

小林工業

CNC粉末成形機
引用元HP:小林工業公式HP
https://www.kobayashi-akita.co.jp/products_press.html

小林工業のCNC粉末成形機は、超硬粉末・セラミックス・金属粉末の成形に対応しています。省エネ・低騒音・低振動の設計で、コンピューター制御による高精度な位置決めと使いやすい操作性を実現しています。繰り返し位置決め精度は±1umで、フルクローズド制御による高い追従性を備えています。

太平洋テック

サーボ駆動粉体成形機
引用元HP:太平洋テック公式HP
https://pacific-technology.co.jp/service/ceramics/forming/サーボ駆動粉体成形機/

太平洋テックは、ファインセラミックス製品を製造するプラントや機器の設計・企画・販売、ファインセラミックス原料の販売を行っている会社です。

粉末成形機では「サーボ駆動粉体成形機」とAIP社の「冷間等方圧装置CIP」「熱間等方圧装置HIP」などを取り扱っています。

ティーケィトレーディング

サーボプレス・TSシリーズ
引用元HP:ティーケィトレーディング公式HP
http://tk-trade.jp/productsandservice.html

ティーケィトレーディングは、東光工業をはじめとした東光グループの会社です。

グループ企業において培った粉末成形機の設計・製造のノウハウをもとに、粉末成形機に関する幅広いサービスを展開しています。同社は自社内に機械・電機部門があり、自社にて粉末成形機を設計・製作しています。

放電精密加工研究所

ZENFormer plus
引用元HP:放電精密加工研究所公式HP
https://www.zenformerlab.com/series/

放電精密加工研究所は、各種金属製品や機械部品・金型の設計・製造、放電加工や表面処理加工、機械設備の設計・製造などを行っている会社です。

機械設備製品ラインナップの中には高精度デジタルサーボプレス機「ZENFormer」シリーズがあり、粉体成形機「ZENFormer plus」もこのカテゴリに含まれます。

三菱マテリアルテクノ

粉末成形プレス「S-」シリーズ
引用元HP:三菱マテリアルテクノ公式HP
https://www.mmtec.co.jp/sp_machinery/press/

粉末冶金の専門家とも呼べる存在の三菱マテリアルテクノは、豊富な実績とノウハウを活かし、粉末冶金に関わるさまざまなニーズに対応しています。

自社内でほぼすべての工程を遂行することで、品質の確かな装置を提供。また、納品後も細やかで迅速な技術サポートが受けられます。標準機のカスタマイズや保有機種へのレトロフィットによる機能追加・更新改造、オーバーホールによる修理・復元にも対応しています。

ラボネクト

粉末成形用プレス機(ラボプレス)
引用元HP:ラボネクト公式HP
https://labonect.com/press-mold/

ラボネクトは、粉末成形機の他、粉砕機・食品乾燥機・関連機器の販売を行っている会社です。粉末成形機は研究・開発用途の小型の製品が中心のラインナップになっています。

粉末成形機のラインナップには、油圧式のハンドプレス、小型のCIP成形機、小型のスクリュープレスなどがあります。

まとめ

セラミックスは硬くて脆い材質のため、成形後の機械工程を少なくできる粉末プレス成形には大きなメリットがあります。粉末プレス成形をすることで、大量生産が可能になったり、原材料のロスを抑えたりといった効果も期待できます。その反面、焼結時にクラックが発生するリスクがあるというデメリットもあります。

粉末プレス成形で使用されるセラミックスには、アルミナやジルコニア、強化アルミナ、窒化ケイ素などが挙げられます。

このサイトでは特徴別に、おすすめの粉末プレス成型メーカーを紹介しています。導入を検討している方はぜひご参考ください。

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