肉厚が結果を左右する理由
試作のあらゆるルールの中で、肉厚を実証済みの範囲に保ち、部品全体で均一にすることほど、多くの失敗を防ぐ習慣はありません。反り、ヒケ、割れ、弱い断面は、ほぼ必ず CAD モデルで下した肉厚の判断にたどり着きます。
良い知らせは、これが最も簡単に守れるルールだということです。特別な工具も機械も要らず、金属を削る、樹脂を注ぐ、型を閉じる、その前のモデルでの規律だけです。数分の肉厚レビューが、数日の手戻りを救います。
凝固中に実際に起きていること
厚い部分は熱を多く抱え（硬化も遅く）、冷えるにつれて大きく収縮します。薄い部分は先に固まります。隣り合う壁の厚みが大きく違うと、厚い側が部品を反らせたり、外面にヒケと呼ばれる浅いくぼみを残したりします。
プラスチックでは体積収縮が大きいため最も顕著です。金属の CNC では薄壁のびびりやたわみとして現れ、鋳造・成形ではロットごと不良にする定番のヒケやホットスポット割れになります。
工法別の最小肉厚
CNC では、薄壁が工具でたわむため、金属が約 0.8 mm、樹脂が約 1.5 mm 必要です。SLA レジンは約 1.0 mm、FDM は約 1.2 mm が目安です。板金は購入する板のゲージに縛られるため、それより薄くはできません。
射出成形と真空注型は樹脂の流動則に従い、一般に 1.5〜3.0 mm、まれに 0.5 mm を切りますが、それ以下では溶融樹脂がキャビティを満たせず、バリ・ショートショット・焼けが発生します。
最大肉厚とヒケの落とし穴
樹脂で 4〜6 mm を超えるような非常に厚い中実壁は、材料を無駄にし、サイクルを延ばし、ヒケや内部ボイドを招きます。肉厚は慣習や「薄いのが怖い」という不安ではなく、機能に従わせましょう。
剛性が欲しいとき、単に壁を厚くしてはいけません。リブ、ガセット、ボスを足します。壁厚の約 60% のリブなら、質量もヒケのリスクも抑えたまま、剛性向上の大半が得られます。
部品全体で肉厚を均一に保つ
最良のルールは、均一な壁を狙うことです。理想的には、部品全体の厚い対薄いの比を 1:1〜2:1 に収めます。均一な断面は一緒に固まるため、内部の引っ張り合いなく形状を保てます。
ボスやヒンジのバレルなど、どうしても厚くする必要がある箇所は、基部へ向けて徐々にテーパさせ、段差を小さくしてください。冷却中の応力集中が減り、表面も平坦に保てます。
形状遷移：段差ではなくテーパ
1 mm から 5 mm へ一気に段差で飛ばしてはいけません。急な段差はホットスポットと応力集中源を生み、冷却時に割れやヒケとなり、市場に出てからの潜在不良の定番原因になります。
1:3〜1:5 程度の抜き勾配に似た傾斜で、数 mm かけてテーパさせてください。ゆるやかな変化が熱と収縮を均等に分散し、部品が内側で引っ張り合わずに落ち着きます。
コーナー、R、抜き勾配
鋭い内コーナーは応力が溜まり、充填も切削も難しくなります。0.5 mm 以上のフィレットを付けて、材料が流れ、工具が食い込まないようにします。外コーナーはシャープでも構いませんが、小さな R を付けると仕上げが楽になります。
成形品・鋳造品では、壁に 1〜3 度の抜き勾配を付け、表面を引きずらずに型から外れるようにします。CNC や 3D 造形では勾配はあまり要りませんが、工具痕を避ける逃がしコーナーはどちらも有効です。
工法別の肉厚メモ
CNC では金属壁が 0.8 mm 未満だとびびり・たわみが出るので、少なくともそれを確保し、サポートリブを足します。3D 造形では工法ごとの最小値を守らないと、サポート除去時に壁が折れます。板金ではゲージを一つに揃え、剛性はヘムやフランジで補います。
射出成形・真空注型では、リブを併用して 1.5〜3.0 mm を均一に保ちます。SLA や SLS では、広く平らな薄肉面の過硬化と反りに注意し、反ろうとする癖を打ち消すゆるやかな曲率を足してください。
製作前に肉厚を確認する
モデルを断面で切って、最も薄い壁と最も厚い壁を測ります。比がおおむね 2:1 を超えたら、原因の形状を見直してください。多くの CAD には肉厚表示や断面解析があり、早い段階で問題を拾えます。
設計が新しいなら、まず要となるコーナーだけを切削または造形して簡易確認品を作ります。20 ドルのテストでヒケや反りを見つける方が、2,000 ドルのロットで気づくより、はるかに安上がりです。
コストとリードタイムへの影響
厚過ぎる壁は、材料と加工・サイクル時間をそのままコストへ上乗せします。薄過ぎる壁は、不良と手戻りで日程を吹き飛ばします。適正な肉厚は、試作が買える最も安い保険です。
範囲内で均一な壁なら、工場は特殊な治具なしで標準条件を回せるため、リードタイムが縮み、初回合格率も上がります。結果としてプロジェクト全体が速く進みます。
判断チェックリストと FabProto の支援
図面公開前に、すべての壁を書き出して、それぞれが工法の最小値を上回るか、厚薄比が 2:1 未満か、必要な段差がテーパ処理されているか、剛性が必要な箇所で肉増しではなくリブに置き換えたか、を確認します。
モデルを FabProto にお送りいただければ、ご指定の工法に合わせて肉厚と抜き勾配をレビューし、危ない断面を指摘して、リブやテーパをご提案します。画面上だけでなく、実際の使用に耐える試作にするためです。