リビングヒンジは、フレクシャベアリングをコンテナや食品包装などのプラスチックオブジェクトに組み込むためのシンプルで費用効果の高い方法です。 ほとんどのヒンジは通常、少なくとも2つの別個のコンポーネントを必要としますが、リビングヒンジは、接続する2つのセクションと同じ材料で作られています。
この記事では、リビングヒンジの基本について説明します。 射出成形と3D印刷の両方で、リビングヒンジを設計するためのヒントについて説明します。これは、近年、製造でより一般的な方法になっています。 また、シャンプーボトルから医療機器まで、リビングヒンジに最適な素材とリビングヒンジの一般的な例についても説明します。
リビングヒンジとは何ですか？
リビングヒンジは、通常は同じ材料でできている2つの剛性セクションを接続する材料の薄くて柔軟なセクションです。ほとんどの場合、ヒンジと2つの剛性セクションは、単一の金型から（射出成形）、または単一の印刷ジョブ（3D印刷）として製造されます。
「リビングヒンジ」という用語は、1950年代にエンジェイ（現在のエクソンモービル）のエンジニアによって造られたようです。当時、エンジェイは射出成形用のプラスチックポリプロピレンを実験していて、金型の非常に薄い部分で、材料の分子が流れの方向に従って配向していることを発見しました。これは、成形部品の薄い部分を壊すことなく何度も曲げることができることを意味し、完璧なヒンジになりました。
リビングヒンジは、2つの接続セクションが同じ構造の一部であるため、独特です。ドアフレーム、ドア、およびそのバットヒンジがすべて、相互接続された単一の材料でできていると想像してください。それは生きている蝶番になります。しかし実際には、リビングヒンジは食品容器などの小さなプラスチック製品に使用されています。
リビングヒンジは部品に組み込まれているため、大幅なコスト削減と在庫削減につながります。
リビングヒンジは、連続ヒンジまたはピアノヒンジと呼ばれることもあります。
リビングヒンジの種類
ほとんどのリビングヒンジは単純なタブのようなジョイントですが、より複雑な設計により、セクション間のさまざまな動きが可能になります。リビングヒンジタイプは次のとおりです。
- -フラットヒンジ：2つの剛性セクションを接続し、最大180度まで曲げることができる単一の薄いタブ
- -ダブルヒンジ：最大360度の曲げを可能にする2つの部分からなるヒンジ
- -双安定/バタフライヒンジ：たとえば、「フリップトップ」ボトルキャップに見られる双安定およびバタフライヒンジは、開位置または閉位置のいずれかに置くことができます。
射出成形リビングヒンジ
射出成形は、数十年の間、リビングヒンジを備えたプラスチック部品を製造するための主要な方法でした。
リビングヒンジはさまざまな成形部品に追加できますが、設計方法の柔軟性には限界があります。非常に厚いヒンジは、曲げの引張応力を受けると簡単に破損するため、リビングヒンジは非常に大きな部品では機能しないことに注意してください。これは、成形ポリプロピレンの分子が狭い空間にしか配向しないためです。
射出成形用の（フラットな）リビングヒンジを設計する場合（通常はポリプロピレンまたはポリエチレン製）、次のガイドラインに従う必要があります。
- -リビングヒンジの厚さは約0.3mmである必要があります
- -リビングヒンジの長さは約1.5mmである必要があります
- -外側のベンドに半径0.75mmを追加する必要があります
- -ゲートの配置や流量などの要因も、成形されたリビングヒンジの成功に影響しますが、ほとんどの射出成形会社は、最良の結果を得るためにこれらのパラメーターを制御できます。
3Dプリントリビングヒンジ
ヒンジの強度と耐久性には流れの方向が不可欠であるため、射出成形のおかげでリビングヒンジが誕生しました。それにもかかわらず、3D印刷は、生きているヒンジのプロトタイピングのための実行可能な技術として浮上しています。
3Dプリンターを使用してリビングヒンジを作成する場合、プリントベッド上のパーツの向きが重要な要素です。印刷中は、ヒンジの幅（通常ははるかに短い）ではなく、ヒンジの幅がZ軸に沿っている必要があります。ヒンジがレイヤーラインの方向に沿って繰り返し曲げられると、レイヤーラインを横切って曲げられる場合よりも速く壊れます。
さらに、3D印刷されたリビングヒンジは、本質的に柔軟性が低くなりますが、十分な耐久性を実現するには、成形されたヒンジよりも厚くする必要があります。
3D印刷用のリビングヒンジを設計するときは、次のガイドラインに従う必要があります。
-パーツは、ヒンジの幅がレイヤーごとに構築されるように方向付ける必要があります
-リビングヒンジの厚さは約0.6mmである必要があります
-外側のベンドに半径1.5mmを追加する必要があります
リビングヒンジ素材
リビングヒンジを射出成形するための最も一般的で最良の材料はポリプロピレンです。代用としてポリエチレンを使用できます。
3D印刷のリビングヒンジに最適な素材は、FDM印刷でもSLS印刷でも、ナイロン（PA11またはPA12）です。ただし、マルチマテリアルFDMプリンターでは、ヒンジをTPUのような柔軟な素材で印刷し、残りの部分を剛性のある素材で印刷することができます。 TPUヒンジはナイロンのものよりも長持ちします。
リビングヒンジの例とアプリケーション
リビングヒンジは、次のような多くの一般的なプラスチックアイテムに見られます。
- -シャンプーボトルの蓋
- -デンタルフロスボックス
- -調味料瓶の蓋
- -メイクアップコンパクト
- -貯蔵容器
- -止血鉗子
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