製品開発、特に試作品製作の分野において、真空注型（シリコンゴム型）は、その卓越した品質とスピード、そしてコスト効率の良さから、非常に人気の高い製造方法です。特に10個から50個程度の小ロット生産において、射出成形品と見紛うほどの美しい表面仕上げを持つ高品質なパーツを、短納期で製作できることは、他の追随を許さない大きな魅力です。
しかし、CNC切削加工のマイクロメートル単位の精度に慣れ親しんだエンジニアや設計者の方々から、私たちはしばしば、ある重要なご質問をいただきます。
「真空注型で製作したパーツの外観は素晴らしい。しかし、なぜその寸法公差は、ウェブサイトに記載されている通り、通常±0.2mm/100mm程度になるのでしょうか？CNC加工の±0.01mmと比較すると、少し大きいのはなぜですか？」
これは、製造プロセスの本質を突く、非常に的確な問いです。その答えは、品質や技術力の問題ではなく、真空注型という製法が持つ、物理科学的な原理と材料の特性に深く根差しています。
私たちIDMockup & Precision Moldは、お客様にプロジェクトの目的に応じて最適な製造方法を選択していただくために、その「なぜ」を明確に解説することが、信頼できるパートナーとしての重要な責務だと考えています。本記事では、真空注型の公差を決定づける、3つの主要な要因を科学的に解き明かしていきます。
要因１：原理的な違い — 剛性の「ハードモールド」 vs. 柔軟性の「ソフトモールド」
公差の違いを理解するための第一歩は、真空注型が「ソフトモールド（柔らかい型）」を使用する、という根本的な特徴を理解することです。
ハードモールド
CNC切削加工は、硬い金属や樹脂の塊を、剛性の高い刃物で直接削り出します。また、量産で使われる射出成形は、高圧に耐える頑丈な鋼鉄製の金型（ハードモールド）を使用します。これらの方法は、システム全体が「剛性」によって定義されており、その剛性こそが超高精度を実現する源泉です。
ソフトモールド
一方、真空注型の中核をなすのは、鋼鉄ではなく、柔軟で弾力性のあるシリコンゴムで作られた型です。これは、お菓子作りで使う、頑丈な金属製の焼き型と、手で曲げられるシリコン製のマフィンカップの違いに似ています。この柔軟性は、アンダーカットのような複雑な形状を持つ製品でも、型を少し変形させることで容易に取り出せるという、素晴らしい「利点」をもたらします。しかし、この柔軟性こそが、寸法に微細なばらつきを生じさせる要因の一つにもなるのです。
要因２：公差が累積するプロセス — 避けられない「二段階の収縮」
これが、真空注型の公差を決定づける、最も本質的で科学的な理由です。真空注型のプロセスでは、材料が「液体」から「固体」へと状態変化するタイミングが2回あり、その両方の段階で、物理法則として体積収縮が発生します。
収縮①：シリコンゴム型の「硬化収縮」
真空注型の最初のステップは、CNCや3Dプリンターで製作した完璧な「マスターモデル」の周りに、液状のシリコンゴムを流し込み、硬化させて「型」を作ることです。この時、液状のシリコンが化学反応によって固まる過程で、分子がより密に配列するため、シリコンゴム自体の体積がわずかに収縮します。この収縮率は材料によって異なりますが、この時点で、完成したシリコンゴム型の「内側の空間」は、元のマスターモデルよりも、すでに僅かに小さくなっているのです。
収縮②：注型するPU樹脂の「硬化収縮」
次に、完成したシリコンゴム型に、製品の材料となる液状のウレタン樹脂（PU樹脂）を真空下で流し込み、硬化させます。シリコンゴムと同様に、この液状のウレタン樹脂もまた、硬化して固体のプラスチックになる過程で、体積収縮を起こします。この収縮率は、ABSライク、PCライク、ゴムライクといった、使用する樹脂のグレードによって大きく異なります。
結果：公差の累積
最終的に、完成した製品の寸法は、「（マスターモデルに対して）一度収縮した型の中で、さらに材料が収縮する」という、二重の収縮効果（シュリンク・オン・シュリンク）を受けた結果となります。この「公差の累積」こそが、真空注型の寸法公差が、材料を直接削り出すCNC加工よりも、原理的に大きくなる最大の理由です。
要因３：マスターモデルの初期公差と人的・環境的要因
上記の二大要因に加え、以下の要素も最終的な公差に影響を与えます。
マスターモデルの初期公差： すべての複製の元となるマスターモデルは、CNCやSLAで製作されますが、これらのプロセスにも僅かながら固有の公差が存在します。この最初の公差が、後続のすべてのプロセスに引き継がれていきます。
人的・環境的要因： 真空注型は、熟練した技術者の手作業に大きく依存する工芸的な側面も持ち合わせています。特に、柔らかいシリコンゴム型から製品を手作業で取り出す「脱型」の工程では、僅かな力の加え方の違いが、製品に微細な変形を与える可能性があります。また、作業環境の温度や湿度も、樹脂の化学反応の速度に微妙な影響を及ぼします。
結論：特性を理解し、価値を最大限に引き出す
ここまで解説したように、真空注型の寸法公差は、その製法の欠点ではなく、「ソフトモールド」と「二段階の収縮」という物理的・化学的な原理から生じる、予測可能な「特性」なのです。
そして、私たちIDMockupのエンジニアの専門性は、まさにこの「特性」を管理することにあります。私たちは、これらの収縮率を事前に計算し、その値を**あらかじめ見越してマスターモデルを意図的にわずかに大きく製作（収縮率の補正）**します。この専門的なノウハウと厳格な工程管理によって、私たちはウェブサイトに記載された±0.2mm/100mmという安定した公差を実現しているのです。
最終的に、製造方法の選択は、プロジェクトの目的とのトレードオフになります。
真空注型は、マイクロメートル単位の精度を少しだけ譲る代わりに、以下の極めて価値の高いメリットを提供します。
- 短納期
- 低コストでの小ロット生産
- 射出成形品に匹敵する美しい外観
もしお客様のプロジェクトが、絶対的な寸法精度を最優先するならば、私たちのCNC切削加工サービスが最適です。しかし、臨床試験や市場投入前のテストマーケティングのために、美しい外観を持つ高品質な試作品が数十個必要なのであれば、真空注型は他の追随を許さない、卓越した価値を提供します。
お客様の製品に求められる寸法公差について、ぜひ一度、私たちIDMockupの専門チームにご相談ください。プロジェクトの成功に向け、最適な製造ソリューションをご提案いたします。
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