適合性・形状・機能に関するよくある質問

部品設計は、あらゆる部品の成功にとって極めて重要です。納期と成果物の両面でプロジェクト全体を順調に進めるために不可欠です。サプライヤーから製造性を考慮した設計レビューを求められると、障害になり得るように感じるかもしれません。しかし、プロジェクト開始時の初期設計レビューにより、インベストメント鋳造設計の専門家からの知見を得ることで、部品の適合性、形状、機能に関わるコストを削減できる可能性があります。以下では、インベストメント鋳造プロセスに関するよくある質問と、高度な訓練を受けた当社エンジニアチームが部品設計をどのように改善できるかをご紹介します。

部品が重すぎてインベストメント鋳造できないことはありますか？

他の製造プロセスと同様に、インベストメント鋳造にも制約があります。インベストメント鋳造プロセスの複数の工程において、鋳型は一定の重量要件を満たす必要があります。鋳型自体にも注湯する合金の種類に応じた重量制限があり、最大100～120ポンドで業界の重量基準を満たしています。その他の工程では、鋳型は手作業、またはSignicastの先進的な自動化・ロボットシステムによって自動で取り扱われるため、厳格な重量および安全上の制限が必要です。

表面積による制約はありますか？

表面積が制約となる領域は3つあります。セラミックシェルの造型工程における浸漬セル、蒸気圧でシェルからワックスを除去する脱ろう工程、そして焼成炉です。

浸漬

部品の表面積が大きいほど粘度の高いスラリーが多く付着し、湯口棒の重量が増加してロボットの重量制限につながります。

脱ろう

ワックスが射出され浸漬処理が完了した鋳型には、ワックスの重量に加え、セラミックシェルの重量も加わります。この段階では、工場内で鋳型を安全に運搬するため、作業者の安全に関する重量制限があります。

焼成炉

鋳型は1800℉まで焼成され、その温度に達した後も鋳型を安全に取り扱えることを確認することが重要です。 

インベストメント鋳造プロセスを最大限に活用するにはどうすればよいですか？

前述のとおり、ほとんどすべての設計は、初期の鋳型設計段階で形状、注湯重量、またはシェル重量に関する制約に直面する可能性があります。

しかし、製造性を考慮した設計（DFM）の打ち合わせを通じて、 Signicastのエンジニアリングチームは潜在的な制約に対応し、当初から部品の価値を高めます。部品は実質的に鋳型上のスペースを「借りる」ため、鋳型の占有面積が変わらない限り、設計に追加する変更や機能には基本的に追加費用がかかりません。

例えば、部品全体の占有面積を増やすことなく、穴やボスを設計に追加できます。鋳型上の部品数および1個当たりの部品価格は変わりません。金型費用にはわずかな価格影響が加わる場合があります。

最近のプロジェクトでは、Signicastのエンジニアリングチームが顧客の1個当たりの部品価格を$23から$18に削減しました。これはほぼ30%のコスト削減です。この価格低減は合金コストによるものではなく、鋳型当たりの部品数を増やせる設計変更によるものでした。また、初回の顧客DFMセッションでは、追加費用なしで部品に文字、ロットコード、部品番号、ロゴを追加し、インベストメント鋳造プロセスの利点を最大限に活用しました。

合金および熱処理の選定はいつ検討すべきですか？

合金選定と熱処理は、設計プロセスの早い段階で検討され、その後に見直されないことがよくあります。

一部のお客様は切削工具や研削工具を使用しています。当初は420鋼の無垢材から機械加工されていたナイフブレードの設計が、レビューのために持ち込まれました。部品の機能について協議し、DFMの打ち合わせを実施した後、社内の冶金技術者はD2工具鋼を提案しました。その結果、耐摩耗性が7倍に向上し、部品の耐用年数が大幅に延びました。

熱処理の検討も重要です。重度の機械加工が必要な部品では、硬質部や工具破損を最小限に抑えるため、機械加工前に熱処理と材料の均質化を行うことを推奨します。ただし、大規模な機械加工が不要な場合は、熱処理を完全に省略できる可能性があります。

機械加工をなくし、最終的にコストを削減するにはどうすればよいですか？

特定の機能を備えたインベストメント鋳造品を設計するだけで、機械加工を回避でき、部品に関連する大きなコストを削減できます。

エンジニアリングチームは、表面粗さの指示が記載された図面を頻繁に目にします。これは不要なコストを加えることがよくあります。鋳造品で機械加工される多くの機能は、寸法、位置、または平面度のためのものです。表面粗さの指示が必要なのは、シール面、Oリング溝、または圧入部の場合のみです。DFMプロセスにより、機械加工工程を1～2回削減したり、機械加工全体のサイクルタイムを短縮したりできる場合が多くあります。

DFMの打ち合わせにはどのくらい時間がかかりますか？

打ち合わせ時間は通常、部品の複雑さとエンジニアリングチームが特定する改善可能な領域に応じて、15分から1時間です。この時間内に、チームは包括的なDFMの打ち合わせを実施し、見積もりまたはRFQを改善するための実行可能なステップを明確にできます。