製造機械部品の材質をPEEKからPPSへ変更提案でコストダウン

高温環境下における樹脂部品の寸法変化と予算の壁

高温環境で稼働する製造機械において、樹脂部品の熱膨張や変形による寸法変化は、設計における大きな課題の一つです。

今回ご紹介する事例では、製造機械に使用されているPTFE製の部品が熱によって寸法変化を起こし、動作不良や周辺部品との干渉といった不具合が発生しているというご相談をいただきました。 PTFEは耐熱性や滑り性に優れる反面、線膨張係数が比較的大きく、荷重がかかる環境ではクリープ変形を起こしやすい特徴があります。

お客様は寸法安定性の高いスーパーエンジニアリングプラスチックであるPEEKでの製作をご希望されていましたが、他社へ見積もりを依頼したところ「材料費が高く、予算内での製作は不可」と断られてしまい、製作可能な加工工場を探していらっしゃいました。

真の要求スペックの再確認とPPSへの材質変更

予算の制約がある中で課題を解決するためには、「本当にPEEKほどのスペックが必要か？」を疑うことが重要です。 YUMO PARTS（ユモパーツ）では、お客さまの実際の使用環境（到達温度、荷重条件など）を詳細にヒアリングし再確認を行いました。その結果、高価なPEEKではなくPPSへの材質変更をご提案いたしました。

樹脂材料（PTFE・PEEK・PPS）の比較

なぜPPSへの変更が有効だったのか、3つの材質の代表的な物性や特徴を比較してみましょう。

※注記：上記の数値および評価は、一般的な代表値に基づく一例です。メーカーやグレード、ガラス繊維など充填材の有無（PPSはガラス繊維強化材が一般的）、成形条件、積層方向等の条件により物性値は大きく変動します。実際の設計にあたっては、必ず各材料メーカーの公式な物性表をご確認ください。

提案の結果

PPSはPEEKと同様に高温環境下で使用でき、かつ寸法安定性に非常に優れた材質です。確かに、連続使用温度の面ではPPSはPEEKよりも40〜50℃ほど低くなります。しかし、今回のお客様の機械の使用環境温度に照らし合わせると、PPSの耐熱温度で十分に要件を満たすことが判明しました。

高価なPEEKから安価なPPSへと材質を変更することで材料費を大幅に圧縮でき、お客さまが直面していた予算オーバーという課題を無事にクリアし、予算内での製作を実現しました。

オーバースペックを見直し、最適な材質提案でコストダウンを実現しませんか？

今回ご紹介した事例の鍵となったのは、「高温環境下での使用」「寸法安定性」「予算内での製作」という要件を満たしつつ、材質の弱点も考慮に入れた上での脱・オーバースペックです。現場で起きている不具合を解消するために最高スペックの材料を選びたくなるのは設計者として自然な心理ですが、過剰品質を見直し、本当に必要なスペックを精査することで、コストダウンと課題解決を両立できるケースは多々あります。

YUMO PARTS（ユモパーツ）では、図面通りの加工を行うだけでなく、部品の用途や使用環境、さらには材料固有の弱点までを考慮した上での、最適な材質・加工方法のご提案を得意としております。 「他社で断られてしまった」「コストダウンの限界を感じている」「材質選定に迷っている」といったお悩みがありましたら、設計段階の図面からでも、ぜひお気軽にご相談ください。