高达模型 匠心制造(2)——高达模型不进行塑料流动分析

高达模型 匠心制造(2)——高达模型不进行塑料流动分析

▍高达塑料模型(Gundam Plastic Models)的设计制造领域，其设计理念与文化氛围与家电或工业机械截然不同。通过独特主题转换视角，或许能激发制造灵感！？本次我们依旧采访了万代模型事业部产品设计团队经理大榎直哉为读者们解惑。

——正如第一期所介绍的，那些如同手指关节般精细的驱动部件究竟如何成型？

大榎：这属于我们的核心技术，不便详述。我只能说关键在于控制注塑时机、固化温度与时间——即材料特性与模具制造工艺。

——那么四色成型为何不会混色？

大榎：能实现四色成型的设备仅此一家。成型技术与核心工艺也独此一家。防止混色的专利技术在于模具结构的设计巧思。

■配置在流道上的多色成型件

不进行量产试制。不使用简易模具，仅采用正式模具。标准测试试模次数约为4至5次。

万代模型事业部产品设计团队经理大榎直哉

我们完全不进行解析

在第一期报道中，我们曾引述大榎先生那句大胆的发言(？)：「我们完全不进行解析(CAE)」。面对如此复杂的形状，普通人自然会认为必然会进行塑料流动分析……但他的发言确是千真万确。

不进行解析的理由是：「即使想解析，也无法解析」。

大榎：使用塑料流动分析软件时，这种零件的形状会被判定为NG。系统会显示「该布局无法成型」。傍晚设置分析程序，经过一夜运行，次日早晨来到办公室时，结果全是NG判定……。

结果表明，若不大幅简化数据至偏离零件原始形状，或减少零件数量，就无法进行正确的分析。为验证可行性，他们曾尝试精简数据至可解析状态进行流动分析。然而单件成型品的解析耗时超过一个夜晚，最终得出的结论却无法作为可供优化成型工艺的分析数据使用。

■配置在流道上的零件：在关节活动状态下成型

大榎：不过在验证新设计方案时，我们仍会对单个零件进行模拟分析。

他们决定流道布局时，优先考虑组装后的外观美感和用户组装便利性，而非塑料流动性。不能为了制造理论上易流动的塑料形状而牺牲外观和组装性。况且，为提高分析精度反复试错的时间，以及进行分析本身的时间都太过宝贵。

大榎：以现有的分析技术而言，要精确分析高达模型流道，除非植入人工智能，否则恐怕难以实现吧。

——那么现实中的成品为何能顺利诞生？

大榎：全靠成型与模具工匠的直觉与经验。我们总在挑战成型条件的极限。通过反复试错调整浇口收缩率或停止浇注等工艺参数。仔细观察高达模型零件，稍懂成型工艺的人可能会发现「为什么这里的流道没有连接？」这类异常细节。请把这些看作我们努力的痕迹吧(笑)。

地球联邦军风格外套的背部绣着「匠」字。高达模型正是人类手工技艺不可或缺的象征。

■背负匠人二字的冬装工作服

大榎：通常设计时需计算尺寸值确保孔位与销钉间隙恒定。但在零件布局位置会改变流动压力的精密条件下，仅凭尺寸关系难以实现精妙的卡扣契合感。

每个接合部位都需单独调整模具。实际试装零件时会反复调整，直到达到「这个感觉不错」的状态……。

■成型工厂的景象：果然，设备也是高达配色！

由于塑料模型不存在组装工序，模具精度直接决定产品精度。模具精度即成型加工精度，最小单位约为千分之一毫米——这正是高达模型零件的精度标准。

我认为高达零件的精度无法用数值衡量。目前我们以千分之一毫米为单位管理配合尺寸，但未来目标是达到万分之一毫米级。

在尺寸管理理念中，通常所谓「守住1毫米」是指将尺寸尽可能逼近「1.00」，这被称为精度。然而高达模型设计制造中的精度，并非指尺寸精度。理论上无法控制或测量这种精度。

这正是资深技术人员深厚智慧的冰山一角。

设计人员与模具团队共同参与模具开发。通过反复试模，将零件卡扣部位等细节尺寸精确到极限。这也彰显了日本生产基地的独特优势。

■成型工厂模型：多色成型机的塑料模型也在各类活动中销售。

明确各自职责范围

虽然高达模型零件数据均采用三维CAD创建，但在模具加工环节，基于设计方提供的数据制作模具加工用数据时，仍需进行额外加工处理。这是因为从三维CAD模型提取的线段数据都是用互相交错、重叠的连续云形线所构成的曲线。通常，提交给线切割设备的模具加工数据必须确保所有线段连续贯通(即一笔画状态)。

模具制作流程：先用线切割机切割铜材，再通过加工中心修整成型制作母模。以此母模为基准，通过放电加工削切出模具。

然而产品设计团队最重要的使命，是无论如何都要依据动画设定与产品项目的初衷，将机动战士真实具象化为高达模型进行论证。这项论证工作极其复杂且充满挑战。

大榎：如果只是想要制作便于加工的数据，就不叫设计了。

我们并非切割工作，而是通过充分协商达成共识。为最大限度减少双方损失，还进行了数据交换测试。如今合作厂商能直接从三维模型数据轻松生成线切割用的数据。

■多色成型的模具

在与众多合作企业对接过程中，就是该事业部的模具设计负责人承担着关键角色。

注：除多色成型外，其他部分也委托外部合作公司生产

通过明确划分产品设计师与模具设计师的职责，既能让模具设计师专注构建实现产品形态的加工技术，又能使产品设计师集中精力追求产品品质。

大榎：模具设计师的工作在于——以易组装性为基准规划浇口布局，同时兼顾考虑成型缺陷风险，并与产品设计师的意图达成平衡。当然，在此过程中也会考量塑料流动性。

但当匠人们退休后，该怎么办？

提及「经验与直觉」，当下各制造商头疼的「人才短缺」问题便浮现脑海。例如当掌握高度特殊技术的熟练工退休时，若后继无人，不仅导致长期承接的零部件无法生产，严重时甚至可能迫使工厂停产……在过度依赖熟练技师直觉与经验的制造业领域，年轻一代普遍流失，后继无人已成为严峻课题。

匠人并非机器人，不可能永远留在模型事业部。终有一日他们将退休。倘若无人继承衣钵，或是后继者因技术门槛过高而望而却步……高达模型将何去何从？

然而该事业部对此已制定周全对策。

大榎：针对产品设计与模具设计，我们分别建立了完善的手册和规范体系，通过共享知识开展业务。对于新尝试或突发问题，也会根据结果随时修订补充。在极度依赖匠人精神的模具制造领域，我们以定期输送年轻人才和在职培训为基础制定培养计划。同时推进设计数据的数据库化，例如将公模端的共享结构建库化。

若能提供富有成就感的工作、充满科幻色彩的梦幻厂房与制服，以及美观愉悦的职场环境，想必应届生与年轻人才都会争相应聘。毕竟职场环境与氛围正是激发工作动力的重要因素。

下期终于要揭晓设计实况！

高达模型与普通制造业相同，均采用三维CAD进行设计。

大榎：借助三维CAD设计，可即时进行试错调整。高达模型关节结构等部件正不断进化，而三维CAD是实现进化的必备工具。通过在三维CAD中动态模拟，能在虚拟环境中确认身体各部件的运动轨迹与姿势，进行反复试错。这种效果极为显著。无需制作大量试制品，即可立体化、精细化地确认姿势，从而在控制成本的同时提升产品质量。

此外，采用三维模型设计时，更便于在多部门协作中进行修改。

大榎：立体化后，各种问题都能直观地清晰呈现。各方提出的修改意见数量庞大，非设计人员常使用「再斜一点」、「腰部再收紧些」等感性描述而非具体数值，但只要参照三维模型，就能准确把握设计意图。

以上内容在工业机械或家电设计的3D CAD应用案例中极为常见，堪称最典型的范例。

然而该事业部却采取了违背制造业常规设计理论的手段：仅凭手绘草图构思零件细节，且完全不使用二维工程图和组合图。「零件设计的尺寸公差如何把控？」「检测流程如何实施？」「不存档图纸真的没问题吗？」「话说回来，这样操作难道不麻烦吗——！」——带着诸多疑问，后续内容敬请期待下回分解！

本文刊登于MONOist官网(2009年07月28日)，原标题「ガンプラ こだわりのモノづくり（2）、ガンプラは樹脂流動解析をやらない」。