研究開発された技術紹介

金属3Dプリンタで、従来不可能であったポーラス形状やラティス構造を金型に組み込み、現在スプレーで塗布されている離型剤を金型内部から染み出させ、製品不良を起こす「焼き付き」を防止するとともに、離型剤の消費量を削減し、鋳造サイクル時間を短縮化することにより、川下企業である自動車部品メーカーのコストダウンを可能にする。また、冷却配管を金型形状に沿って配置し、金型の長寿命を実現する。

・ポーラス形状部の気孔制御課題への対応
-3Dプリンタの特長を活かした微小管作成技術
-金型の縦方向(垂直方向)や横方向(水平方向)に離型剤を染み出させる管の製作
-強度的かつ離型剤を金型内の長い距離を輸送するため微小管層を支持するラティス構造(厚さ4ｍｍ)の形成法を開発
・造形品自体の強度向上課題への対応
-高速度カメラと高速移動ステージより成る装置を開発
-レーザ条件などの最適化や、溶体化処理、時効処理条件の検討
-熱処理による鉄鋼材料の結晶性や配向性などの変化を観察し、溶融・固化過程に起るメカニズムを考察した
・ポーラス形状部あるいは微小管を含んだ新しい金型の使用方法課題への対応
-微小管を含んだ金型中へ離型剤を供給するための離型剤供給装置を新規に開発
・3Dプリンタで製作された金型の解析に関わる研究課題への対応
-金型温度、圧力などの測定や鋳造品の外観観察や X線 CT による内部欠陥観察

・ポーラス形状部の気孔制御課題への対応
-離型剤を染み出させるポーラス層を有した造形体を得ることが出来た
-箱型で中央部にリブ構造を有した金型を試作
・造形品自体の強度向上課題への対応
-従来疲労強度が事業開始前には 300MPa であったのに対して556MPa が得られた
・ポーラス形状部あるいは微小管を含んだ新しい金型の使用方法課題への対応
-必要な染み出し量が得られ、アルミ鋳造が可能となった
-約 100 ショットまでの連続鋳造が出来、これらにより実用的な金型での鋳造が可能となる見通しを得た
・3Dプリンタで製作された金型の解析に関わる研究課題への対応
-新たに開発した微小管方式金型の内部で起きる現象を把握することができた
-金型の熱的・構造的な設計を標準化できる見通しを得た

知財に関しては出願番号、特願2020-542678 を出願済み。
工法活動としては、2021年12月8日～10日にて東京ビックサイトで開催の中小企業テクノロジー展に出展。
また、社内に展示ブースを設置し、プレゼンの実施と、既存のお客様への訪問プレゼンを行っております。

離型剤が染み出す金型の製作により、鋳造時の製品不良発生率を低減させるとともに、製品製造のサイクルタイムの短縮及び、離型剤の使用量削減が実現できる。

離型剤が染み出す金型の製作により、鋳造時の製品不良発生率を低減させるとともに、製品製造のサイクルタイムの短縮及び、離型剤の使用量削減が実現できる。

・サイクルタイムが長いスプレー工程を排除できる
・金型温度制御能力が格段に向上する

当初目標であった、た「離型剤の塗布可能なポーラス形状部を金属3Dプリンタで実現する金型の開発」の目標はほぼ達成し、実用的な金型での鋳造が可能となる見通しを得た。しかし、技術開発課題はまだ残っており、継続して研究開発を実施する必要があるため、現時点で事業化の目途は立っていない。

・離型剤の染み出し量のバラツキに関する検討
・造形方法の検討や造形品自体の強度向上

金型業界への展開は材料コストが高い事の影響が大きくコスト低減が困難な状態です。
金型業界以外への技術展開を今後視野に入れた提携や連携が出来たらと考えております。