研究開発された技術紹介

本事業では、比較的低荷重の15,000tの油圧プレスを用いた恒温鍛造技術を開発し、Φ800のチタン製ブリスクのニアネット鍛造製品を作製した。金型加熱装置の設計・製作から始まり、鍛造シミュレーションにより最適な加工条件を導き出し、製造工程を確立。さらに、鍛造試験を通じて当該鍛造品の形状や寸法の精度を高めることができた。

当該製品の鍛造には通常4万トンから5万トンのプレス機の能力が必要である。しかしながらこれらのプレス機の台数は世界でも限られており日本においては5万トンが1台あるのみである。この様な状況から本事業では比較的低荷重のプレスを用いてコスト競争力のある当該製品を得るための鍛造技術の開発を行った。主なポイントは下記である。
《15,000t油圧プレスを用いた恒温鍛造技術の開発》
・金型温度を750～850℃に維持する加熱装置の設計・開発
・鍛造シミュレーションを用いて形状充満度と内部加工発熱の最適化を実現する鍛造条件設計
・鍛造シミュレーション用いた最適な鍛造の工程設計​
・高温環境に適用する金型の設計・製造

・Φ800チタン製ブリスクのニアネット鍛造品を作製
・恒温鍛造技術により通常より小型（半分から1/3）の鍛造プレス機での当該製品の製造が可能になった
・恒温鍛造における精度の高い鍛造シミュレーション技術を確立
・作製した鍛造品の外観品質や機械特性、ミクロ組織において特段の問題もなく目標を達成​
・作製した鍛造品の寸法品質、形状においても大きな問題はない

当該技術開発は既存技術を組み合わせることで成り立っています。しかしながら一つ一つの技術には高度で細かいアイデアが要求されます。これらより今回の開発で得た知見はノウハウとしてブラックボックス化し保有する事で競争の優位性が担保されると考えています。

開発したチタン製ブリスクのニアネット恒温鍛造技術によりチタン製ブリスクの製造コスト削減に大きく貢献する事が出来ます。また当該鍛造品を用いる事で機械加工時間を大幅に短縮できる事から高価な5軸加工機の必要台数を軽減でき機械加工業者等の川下企業の設備投資低減にも寄与できると考えています。恒温鍛造技術は医療機器製品等、付加価値の高い分野の製品への応用も期待できます。

本事業終了後にブリスク等のディスク内部における集合組織欠陥問題が顕在化しました。本事業で作製した鍛造製品にもこの欠陥が見受けられ、事業化にはこの問題の解決が新たな必要条件となりました。現在解決策は明確になっていませんが発生状況より仮説を立てシミュレーションで最適な製法の検討を行っています。またこれとは別に当該技術のニーズの再確認と営業活動として国内顧客へのプレゼン、海外展示会への出展を行っています。

開発した当該技術を適用する事でブリスクの製造コストは最大20％削減できると見込んでいます。加工時間短縮による製造リードタイムの短縮は当該製品の安定供給にも寄与すると考えます。また航空機業界では多くの材料や鍛造素材は海外からの調達になっており管理に手間を要しますが国内からの調達に切り替わる事で生産計画も立てやすくなり見えにくい管理面でのコスト削減にも大きく貢献出来ると確信します。

上述の新たな問題を解決する事が最優先となります。社内では仮説を元に最適な製法をシミュレーションを用いて検討し試験レベルの鍛造試作を行いトライアンドエラーで妥当な製法を探ります。アカデミックな側面としては顧客、大学等の機関と連携し当該問題の発生メカニズムを特定し解決策を模索します。一方当該問題の解決を見据え営業活動は継続します。国内顧客との定期的な情報交換や海外展示会への継続出展を検討していきます。

・新たな問題を解決するための継続的な研究開発

現時点で事業化には下記2点の大きなハードルがあります。
・集合組織欠陥の解決
・新製法の認定を取得
一つ目のハードルには発生メカニズムを特定する為にチタン材料の知見を多く有する大学との連携が有力と考えています。また業界の動向、鍛造品の最終評価に顧客との連携も不可欠です。二つ目のハードルには顧客の協力が必須となります。