東北大学の基盤技術をベースにして、複雑化する大型薄肉ダイカスト部品の量産技術を開発

東北大学の板村先生と当社は学会で以前から面識があり、今回のサポイン事業のスリーブ法は元々、板村先生が中心になって基盤技術を開発してきた経緯がある。
従来の鋳造機では約350 トンの製品の実績があったがそれ以上の800トンや1650トンのような大きなものは東北大学で試験や実用化されていなかった。そこで板村先生から当社に研究開発のお声掛けがあったと聞いている。
最近のトレンドは自動車の軽量化に伴い、製品の肉厚が薄くなり、今まで2個の製品の組み合わせを1 個にまとめることが求められて形状も複雑化していることで、鋳造やダイカストにとって作りにくい方向になる。それに伴い、製造段階や後加工での不良が増えやすくなる。
それに対して、メリットのある製法が半凝固スラリーを生成するスリーブ法である。
従来の半凝固法や半溶融法による液体状態ではなく、
液体と固体の半々の状態で鋳造やダイカストをすることになる。半凝固もしくは半溶融させてビレットを作る量産設備（ナノキャストやカップ法）があるが、かなりの設備投資が必要である。
東北大学から提案があったスリーブ法はカップ法の発展形であり、ステンレス製のカップに溶湯を注ぎ込む。その中で電磁撹拌して半凝固のビレットを作り、鋳込みに使う。今回のサポイン事業では、カップ中の撹拌をスリーブに溶湯を注ぐことで代用できないかということが研究開発である。スリーブはダイカストマシーンに必ず付随しており、そこに直接溶湯を注いでそのまま鋳込むことで、既存設備を活用して対応が可能な方法と考えている。

スリーブ法のベースとなる技術は、もともと東北大学で検討を進めてきていたことから、当社の大型設備で作った開発材料について、東北大学でSEM観察やマッピング分析で組織の評価を行った。また当社から送ったデータや組織写真で考察や助言をしていただいた。
板村先生からはアイデアをいただきながら、当社保有の量産技術を上手く活用して研究開発を進めてきた。

自動車の駆動系部品やエンジン部品におけるダイカスト製品は汎用的でコストも安い材種であるADC12が95%を占める。しかしながらADC12の状態図では半凝固の領域が狭く、作りにくいことが分かっている。
今回の研究開発ではADC12の半凝固組織データがないところからはじめており、組織写真でも半凝固組織なのかどうかが分からなかった。そのため材料の専門家にも
確認したりして結構悩んだ。
また半凝固を特定できても、同じ条件で鋳造する場合には緻密に温度測定する必要があったが、取り扱う技術の範疇では測定が困難であった。その点では安定生産に向けた課題は残っている。

ミッションケースは試作品にできたが、ヒートシンクについては半凝固の充填性を利用して引き続き研究開発を進めていく。またユーザーでの特性評価も行っていただきながら、2021年頃には事業化する予定。

これまでは材料の評価を外注したものもあり、鋳結果が出るまで1、2週間掛かっていた。
サポイン事業を活用して評価設備等を導入したことで、自分達ですぐに材料の引け巣等を観察する技術も取得できた。さらに引け巣を減らすことや流動性を確保して巻き込み巣をなくすために、CT 装置を導入して評価を行った結果、非破壊で内部を観察することができ、タイムリーでスピーディーな分析を社内で行うことができた。