マイクロ部品製造の厳しい現実とHonscnの克服方法

標準的なペーパークリップを手に取って、よく見てみましょう。 クリップよりも小さい金属部品を想像してください’ワイヤー—針の先に載るほど小さな部品。 これらは、インスリンポンプの極小のギア、スマートウォッチの極小のコネクタ、航空宇宙センサーの極小のバルブなど、現代のテクノロジーを動かすマイクロ部品です。 彼らは’ほとんどの人には見えないが、それを作ることは製造業の一つである’の最大の課題です。

この小さな部品の加工は’小さなツールを使用するだけではありません。 それ’物理法則と闘い、微小スケールで予測不可能な挙動を示す材料を習得し、許容差が厳しすぎて’マイクロメートル単位で測定されます（’（100万分の1メートル）。 この記事では、’マイクロ部品の製造がなぜ難しいのかを説明します—そして、Honscn がそれを正しく行うことでどのように評判を築いてきたかについて説明します。

部品を構成するもの “マイクロ”?

課題に取り組む前に、’明確にする:マイクロ部品とは何を指すのか？’厳密な定義はありませんが、これらの部品の主要寸法は通常 0.1 mm から 5 mm の間です。 それを視覚化するには：

• 塩粒の幅は約0.3mmです。

• 人間の髪の毛の太さは平均0.07mmです。

• マイクロギアの歯の高さはわずか 0.2 mm です。

一般的な例としては：

• 医学 : 歯科インプラント用の 1mm ネジ、吸入器の 0.5mm ノズル。

• エレクトロニクス : スマートフォンの充電ポートの 0.3mm ピン、マイクロチップを保持する 2mm クリップ。

• ロボット工学 小型ドローンの 3mm ギア、外科用ロボットの 1.5mm ヒンジ。

本当の問題は？これらの部品は、 ±0.001mm。 それ’100ヤード離れたところから、ピンポイントの大きさの標的にダーツを狙うようなものだ—ほんの少しのミスで失敗してしまいます。

マイクロ部品の製造がなぜこんなに難しいのか

あなた’部品が小さいほうが簡単だと思います。 結局のところ、’除去する材料が少なくなりますよね? 違います。 ここ’マイクロ製造業がなぜこんなにも頭痛の種なのか：

1. 壊れやすい（そして高価な）ツール

蜘蛛よりも細いナイフを使って精巧な模型を彫ろうとするところを想像してみてほしい’の足。 それ’マイクロ加工ツールとはどのようなものか。 標準CNCツールが受賞’動作しない—彼らは’大きすぎます。 代わりに、工場では直径 0.01 mm (10 マイクロメートル) ほどの小さなツールを使用します。

これらのツールは使いこなすのが悪夢だ：

• 簡単に壊れる : 0.05mm のエンドミルは、金属内の小さな不純物、例えばほこりなどに当たると折れることがあります。 私たちが話を聞いたあるショップでは、標準ツール 1 個につきマイクロツール 20 個を使用しています。

• 熱でダメになる : ちょっとした摩擦でも熱が発生し、このような小さな道具では’どこにも行くところがない。 熱で工具が溶ける可能性がある’エッジが欠けたり、部品が歪んだりすることがあります。

• 振動は最大の敵 : 外を通過するトラックや、技術者が歩いているだけでも振動が生じ、切断が 0.001 mm ずれることがあります。 それ’マイクロショップが実験室のように見える理由—振動を抑える床と防音壁を備えています。

2. 物質は小さなスケールでは奇妙な振る舞いをする

金属とプラスチックは、’微細な部品に切り分けていきます。 10cmのブラケットに使えるものが1mmの部品には使えない：

• 表面張力は物事を混乱させる : 小さな部品では、材料’表面は伸縮性のある皮膚のように機能します。 それを切ると、その皮が部品を引っ張って歪ませ、厳しい公差を満たすのが難しくなります。

• 粒構造が重要 金属は小さな結晶（粒子）でできています。 大部分では、これらの粒子は平均化されます。 微細部品では、単一の大きな粒子により、ある領域が他の領域よりも切削しにくくなり、表面が不均一になることがあります。

• 薄い壁はすぐに壊れる : 0.1mm厚のセンサーケースなどの部品は紙よりも薄いです。 ツールが高速で動いたり、開いた窓から空気が吹き込んだりするだけで、曲がったり割れたりする可能性があります。

ある医療機器メーカーが、カテーテル用の0.2mmのステンレス鋼管を作るのに苦労した話をしてくれました。 最初の100本のチューブは金属のせいで割れ続けました’木目構造により弱点が生まれました。 正しい結果が得られるまで、さまざまな素材と速度をテストするのに 3 週間かかりました。

3. ほとんど見えないものを測定する

0.5mmの部品が設計値から0.001mm以内かどうかをどのように確認するのでしょうか？’通常のキャリパーを使用しない—彼らは’あまりに不正確です。 小規模店舗はハイテクツールに頼っている：

• 光学コンパレータ : 部品を200倍に拡大して寸法を確認します。

• レーザースキャナー : 部品をマッピングする’レーザー光線で表面をスキャンし、数百万のデータポイントを取得します。

• 走査型電子顕微鏡（SEM） : 電子を使用して 0.0001 mm 単位の詳細を表示する 3D 画像を作成します。

しかし、これらのツールにも欠陥はあります。 部品上のほこりの粒子がスキャンで 0.002 mm の欠陥として表示され、良品の部品を廃棄することになります。 それ’小規模店舗の空気浄化システムが病院よりも優れている理由—空気がとてもきれいなので’測定を台無しにするようなほこりはほとんどありません。

4. 部品を壊さずに保持する

蝶の羽を潰さずに掴もうとしたことがあるだろうか？’マイクロパーツをクランプするとこんな感じになります。 通常のバイスは大きすぎるため、圧力が大きすぎます。 お店はクリエイティブに：

• 真空チャック : 吸引により部品が保持されますが、これは部品が密閉できるほどの平らな表面を持っている場合に限られます (小さな曲面部品の場合は困難です)。

• 磁気固定具 : スチール部品には使用できますが、磁石により敏感な測定が台無しになる可能性があります。

• カスタムジグ : 部品を優しく包み込むように 3D プリントまたは機械加工されています。 あるお店では、0.3mm ピン用の治具を製作しましたが、その費用はピン本体の値段よりも高かったです。

マイクロコネクタを専門とするドイツのショップから、0.4mm幅のピンを機械加工する必要があると聞きました。 彼らはピンを曲げずに保持できる固定具を見つけるまで、7 種類の固定具を試しました。 “治具の製作に2日、部品の製作に10分を費やしました。” 彼らは言った。

5. 人間には超人的な集中力が必要

機械は切断を行いますが、機械のセットアップ、プログラミング、部品のチェックは人間が行います。 そして部品が小さいと焦点が合わなくなる’オプション—それ’すべて：

• 眼精疲労は現実です : 200 倍に拡大された画像を何時間も見つめていると、小さな欠陥さえ見つけるのが難しくなります。 疲れた技術者は 0.001 mm の誤差を見逃す可能性があります。

• 安定した手は重要 1mm の部品を固定具に装着するには、外科医が血管を縫合するときと同じ安定性が必要です。 少し揺らすと部品が曲がってしまいます。

• 急ぐ＝台無しにする 0.5mmの部品の加工には30分かかる—標準部品の10倍の長さです。 急いで仕上げようとするとミスが発生し、高価な部品を廃棄することになります。

ホンセン’の秘密：課題を強みに変える

Honscnは15年以上にわたりマイクロパーツを製造しており、その間、’私たちはこれらの課題に正面から取り組むことを学びました。 ここ’私たちが目立つ方法：

私たちは仕事のために作られたツール（と機械）を使用します

私たちは’標準のCNCマシンを小さなツールで使用しないでください—マイクロ加工用に特別に設計された装置を使用しています：

• 高精度5軸フライス盤 これらの機械は 5 方向に動くため、部品を動かさずに複雑な形状を切断できます (エラーが削減されます)。 彼らは’正確に ±0.0005んん—多くの店の2倍の精度’ 機械。

• 特殊なマイクロツール : 当社は超硬質、耐熱工具を製造する日本およびスイスのメーカーから工具を調達しています。 コストは高くなりますが、安価なオプションに比べて故障頻度が 70% 低くなります。

• 振動減衰ベース : 当社の機械は、工場の他の部分から隔離されたコンクリートスラブの上に設置されているため、通り過ぎるフォークリフトでも’カットを失敗しないでください。

医療業界の顧客は、ポータブル超音波装置用に 0.8 mm のギアを必要としていました。 以前のサプライヤーはツールを頻繁に壊し、遅延を引き起こしていました。 当社では、5 軸フライス盤と高性能ツールを使用して、廃棄部品をゼロにして 500 個のギアを製造しました。 “その一貫性を得るのは不可能だと思っていましたが、” 彼らは私たちにそう言いました。

私たちは素材を知り尽くしています

私たちは’あらゆる材料を機械加工するだけでなく—部品に適したものを選択します’の仕事であり、それがどのように’マイクロスケールで行動する：

• 医療部品 : 316Lステンレス（耐腐食性、滅菌しやすい）またはチタン（軽量、インプラントに強い）を使用します。

• エレクトロニクス : 導電性があり、耐摩耗性に優れたベリリウム銅をよく使用します。—小さなコネクタに最適です。

• 高熱部品 小型エンジンやセンサーの部品に使用される、極度の温度にも耐える超合金、インコネル。

機械加工前に材料のテストも行います。 たとえば、お客様が化学センサー用に 0.2 mm 厚のステンレス鋼スリーブを必要としていたとき、当社は 3 種類の鋼種をテストし、均一な粒子構造 (弱点がない) を持つ鋼種を見つけました。 結果はどうなったでしょうか？製造中に割れた部品はゼロになりました。

当社の検査プロセスは偶然に任せません

私たちは’部品を一度だけチェックする—私たちはあらゆる段階でそれらをチェックします：

• 工程内測定 : 機械に搭載されたセンサーは部品が加工される際に測定を行います。’切削中に何か問題があればツールパスを調整する’0.0005mmでもずれてしまいます。

• 加工後のスキャン すべての部品は当社のレーザー スキャナーと光学コンパレーターを通過します。 医療機器に使用されるような重要な部品用の SEM も備えています。

あるロボット会社は、外科用ロボット用の1.2mmのヒンジを必要としており、許容差は ±0.001mm。 以前のサプライヤーの廃棄率は 25% でした。 1,000個のヒンジを欠陥ゼロで納品しました。 “検査プロセスが私たちが切り替えた理由です。” 彼らのエンジニアは言いました。

部品と同様に器具も慎重に設計します

私たちは’備品を後付けとして見ない—部品自体と同じ精度で設計します：

• あらゆる部品に対応するカスタム治具 : デルリンなどの柔らかい素材を使用して、傷がつかないように部品を優しく支える固定具を 3D プリントまたは機械加工します。

• デュアルアクションクランプ 扱いにくい部品については、真空と軽い機械的圧力を組み合わせて使用し、部品を曲げずにしっかりと保持します。

• 再利用可能なデザイン 治具の設計を保存しているので、顧客が同じ部品を再度注文した場合、すぐに加工を開始できます。

オランダの顧客は、中心に小さな穴 (直径 0.1 mm) が開けられた 0.5 mm のピンを必要としていました。 穴は完全に中心になければ、ピンは’センサーでは動作しません。 私たちは、穴あけ作業中にピンを安定させておくために、ピンを 3 点で保持するカスタム ジグを設計しました。 結果はどうなったでしょうか？すべての穴の中心精度は 0.0005 mm 以内でした。

私たちのチームはマイクロ精度のトレーニングを行っています

私たちは’経験豊富な機械工を雇うだけではダメ—私たちは彼らにマイクロメートル単位で考えるように訓練します：

• 集中ドリル : 当社の技術者は、1mm の部品を固定具に装着する作業を、ためらうことなく実行できるようになるまで練習します。 時間も計ります—スピードは練習によって上がりますが、決して精度を犠牲にする必要はありません。

• ローテーションスケジュール ：拡大された部分を2時間以上連続して見つめる人はいません。 当社では、技術者の目を常に新鮮に保ち、集中力を鋭敏に保つために技術者を交代させています。

• 細部へのこだわり : 私たちは、今日の 0.001 mm のエラーが明日の部品の故障につながる可能性があることを知っているので、小さな欠陥を見つけた技術者に報酬を与えます。

なぜすべてが重要なのか：間違えた場合のコスト

マイクロ部品は小さいかもしれませんが、その影響は甚大です。 医療用センサーの 0.002 mm の誤差は、誤った読み取りにつながる可能性があります。 ドローンのギアが 0.3 mm ずれると、墜落する可能性があります。 メーカーにとって、ミスのコストは積み重なっていく：

• 経験の浅い工場では、マイクロ部品の廃棄率が 30% に達することもよくあります。 Honscn を使用すると、スクラップ率は 5% 未満になります。

• 部品の再加工による遅延により、納期遅れにより顧客に数千ドルの損害が発生する可能性があります。 当社は注文の 98% を時間どおりにお届けします。

• 評判が危機に瀕しています。 たった 1 つの微細部品が故障するだけで、顧客は製品全体に疑念を抱く可能性があります。

最終考察：マイクロパーツ、マクロスキル

マイクロ部品を作るのは’適切な機械を持つことだけが重要ではない—それ’あらゆるカットに影響を与える、目に見えない小さな力を理解することです。 それ’重要なのは、忍耐、正確さ、そして 100 万分の 1 メートル単位の細部にこだわる意欲です。

Honscnでは、’マイクロ部品を作るだけではない—私たちはそれらをマスターします。 それが’医療機器用の 0.3mm ギアやスマートフォン用の 1mm コネクタなど、当社はマイクロ製造の課題を、機能的で耐久性があり、お客様の成功に役立つ部品を提供する機会に変えています。

もしあなたが’マイクロ部品に苦労した—それが’高いスクラップ率、厳しい許容範囲、納期の遅れ—連絡を取ってください。 私たちは’最小スケールでの精密機械加工が製品に大きな違いをもたらす仕組みをご紹介します。