研究開発された技術紹介

電動自動車(EV)や電動カートなど次世代モビリティにおいて、軽量化に対する要求を背景に複雑分岐・中空形状メインフレームのニーズは高い。
しかし、複雑分岐・中空形状の量産を実現する技術は現状存在していない。
この課題解決のために、傾斜重力鋳造をトポロジー解析、3Dプリンター活用により進化させ、複雑分岐・中空アルミニウム合金メインフレームを開発する。
そして、これにより、次世代モビリティ製品の高度化を図る。

1. 複雑分岐・中空形状メインフレームの開発
平均肉厚2.5mmのメインフレームで、鋳造と構造最適化(トポロジー最適化、ジェネレーティブデザイン など)との共通解となる形状設計がされている。複雑分岐・中空形状の設計提案が可能なフロー構築となっている。
2. 複雑分岐・中空形状の量産手法の構築
3Dプリンター(金属、砂型)を活用した鋳造技術である。 金属造形で作製した冷却回路鋳ぐるみ金型によって冷却最適化がされている。 また、金属造形で作製したガス抜き入子によって、型内圧力制御を行っている。砂型3D造形による複雑分岐中子についても使用。

1. 複雑分岐・中空形状メインフレームの開発
・平均肉厚2.5ｍｍの近距離モビリティ用メインフレームを実現した。
・鋳造と構造最適化(トポロジー最適化、ジェネレーティブデザイン)との共通解となる形状設計を行った。
・鋳造と構造最適化の共通解となる形状を設計するためのワークフローを構築し、複雑・分岐中空形状の設計提案が可能となった。
2. 複雑分岐・中空形状の量産手法の構築
・3Dプリンター(金属、砂型)を活用し、傾斜鋳造と組み合わせることで、量産技術を実現した。
・金属3Dプリンターで作製した冷却回路鋳ぐるみ金型による冷却最適化で、肉厚が大きい場所での内部欠陥を抑制した。
・金属3Dプリンターで作製した自由度の高いガス抜き入子による型内圧力制御を実施し、湯回り不良を抑制した。
・砂型3D造形で中子を作製することで、複雑分岐形状用中子を作製した。

EV普及のためには、車両全体を軽量化させ、航続距離の向上に繋げなければならない。
傾斜鋳造機での重力鋳造で量産可能な複雑分岐・中空メインフレームを開発することで、車体部品の軽量化がされ、結果として車両全体の重量も小さくなる。また、本技術は自動四輪・二輪、近距離モビリティ以外にも。軽量化が必要な産業分野に適用可能な技術である。

鋳造と構造最適化の共通解となる設計と、3Dプリンターと鋳造の技術融合による複雑分岐・中空形状メインフレームの開発とその量産技術の構築を行った。
今後は、本事業の成果を学協会、展示会、交流会を通してPRしていく。さらに、企業間での相乗効果を生み出し、関連産業全体としての立体造形に関わる技術の高度化に貢献していく。

本事業により、今までは実現が困難であった、構造最適化を基に設計された複雑分岐・中空メインフレームを量産する技術構築をすることができた。
3Dプリンターを有効活用し、総合的に製品を作製する技術を得られた。

1.既存顧客への製品事例PRによる導入
開発製品(複雑分岐・中空形状製品)の市場導入は、既に確立している販路を利用する。まずはコイワイに既に引き合いがある顧客に対して、製品事例をPRして、開発製品の周知と新規受注獲得を目指す。
2.利用機会を設けることによる製品評価
アドバイザーの自動車関連川下企業と、その下請け企業を通して、開発製品の特性や優位性をアピールするための利用機会を設ける。本事業での成果物であるメインフレームが、アドバイザーの要求性能を満たしているかを評価して貰う。開発製品の優位性の根拠を得たのち、適用可能分野の拡大を目指す。
3.広い産業分野での販路拡大
今までの販路拡大施策による様々な顧客からの受注により、本事業での開発技術をさらに成熟した技術に昇華させる。従来にない多様性に富んだ高付加価値製品に、迅速かつ的確に対応し、安定的な製品供給を目指す。さらに、全産業分野でニーズ要求が高い薄肉複雑形状製品についても販路拡大を目指していく。

今後の量産を見据えていく中では、量産安定性やコスト面での改善など量産課題が残されている。