2026年1月28日水曜日

高粉末充填率の課題(その2)

 前回のBLOGで「高粉末充填率(バインダー最少化)にすれば、MIM品質(転写性、密度、強度)は向上します。」と書きました。この意味を二つの図で説明します。

①バインダー量には最適値があり多くても少なくても精度が向上しないことがわかっています。下図の散布図では、バインダー量が40Vol%近傍に最適値があるという結果になっています。この散布図の粉末はクリティカルローディングが35Vol%程度の粉末の場合だと推察しています。

②高粉末充填率(バインダー最少化)の前提条件として「高タップ密度」がセットです。
もし、高タップ密度の粉末を用意出来たら、下図の様に逆放物線は左下にシフトしていくと考えています。その推定図を添付しておきます。

課題1:どうやって高タップ密度の粉末を作るのか。
課題2:低バインダー量になるほど射出成形が難しくなる。その打開策は何か。

この課題のヒントは、このBLOGのどこかに書いてあります。

2026年1月27日火曜日

高粉末充填率の課題

 高粉末充填率(バインダー最少化)にすれば、MIM品質(転写性、密度、強度)は向上します。しかし、大きな課題があります。それは「成形が難しくなる」ことです。バインダー量が少なくなればフロー値Qは小さくなり成形欠陥が多くなることがわかっています。図8


この論文からの学びは2つ。成形不良を低減させるには、高粉末充填率(バインダー最少化)になるほど、①金型温度を上げ、②保圧を高くすること。

文献:「金属粉末射出成形(MIM)における成形欠陥におよぼす成形条件,バ インダ添加量,バインダおよび粉末特性の影響」三浦 立、遠 藤 保夫、斑 目 広和、高 森 清次、「粉体および粉末冶金」第42巻 第3号 1995年3月


【珈琲ブレイ句】30年前、粉末充填量は45 vol%程度が一般的でしたが、今や72 vol%を実現できる段階に到達しており、まさにブレイクスルーと言える進化を遂げています。粉末の製造や配合技術はもちろん、それらを支えるバインダーの着実な進化が、この飛躍の不可欠な要素であったことは言うまでもありません。

MIMフィードストックが究極にまで高まった今、次なる焦点が射出成形における転写性の技術開発(成形条件のパラメータ設計)であることは、論を待ちません。


2026年1月24日土曜日

品質工学における「予想通り」が意味する二つの側面

 「品質工学のパラメータ設計は予想通りだった」という言葉を耳にすることがあります。この言葉には、実は対極にある「二つの意味」が含まれています。

①ポジティブな側面:熟練者の知見を「数値」で検証

ベテラン技術者が長年の経験で培ってきた「勘やコツ」が、SN比という客観的な指標によって裏付けられたケースです。

技能から技術へ: 「なんとなく良い気がする」という属人的な技能を、誰もが活用できる組織の共有資産(技術)へと変換できたことを意味します。

確信を持った意思決定: 経験則にデータという根拠が加わることで、自信を持って次工程へ進めるようになります。


②ネガティブな側面:制御因子の選択が「守り」に入った結果

設計者が「おそらくこれが最適だろう」と予見できる狭い範囲内だけで実験を行ってしまったケースです。

機会損失: パラメータ設計の醍醐味は、常識を疑うような「意外な組み合わせ」から高いロバスト性を見つけ出すことにあります。

改善のヒント: 予想通りの結果しか得られなかった場合は、制御因子の再検討や、既存の水準範囲を超えた「外側」へのシフトを検討すべきです。慣習に縛られない設定こそが、大きな技術突破(ブレークスルー)を生みます。

《裏技》もし、見直したい因子が一つだけなら、最大側へ水準をシフトさせた3水準による6行の実験を行い、元のL18実験(18行)結果の6行を入れ替えて分析する方法もあります。さらに、2水準が同じで1水準だけシフトさせたのなら2行の追加実験でもOKです。


【珈琲ブレイ句】この対極にある①と②は、どちらも次の一手を見極めるための非常に有益なシグナルです。さらに、パラメータ設計の有益性を追加しておきます。

◇「平均値」ではなく「バラツキ」を制御できる: 目標値に合わせる(感度)だけでなく、外乱(ノイズ)に対して動じない条件を見つけるという考え方は、量産現場では最強の武器になります。

◇再現性が高い: 実験計画法DOEと異なり交互作用の研究は行いません。交互作用をあえて均等に分散させたL18直交表を使うことで、実験室の結果を、工場(市場)で再現されやすくしています。

◇手戻りが減る: 「作ってみたらダメだった」という後追いの対策ではなく、上流で「壊れにくい組み合わせ」を決めてしまうため、開発期間が短縮されます。