この記事で分かること
- 素形材とは：部品の形状のもとになる材料や部品のことです。素形材の製造法にも様々な方法があります。
- 鋳造とは：鋳造は金属を溶かして型に流し込み、冷やして固めることで形を作る方法で、地味ではあるが、モノづくりの根幹といえる技術です。
新規素形材産業ビジョンの策定
経済産業省は「2025年版 素形材産業ビジョン」を策定しました。https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00746425
これは、鋳造や鍛造、金型などの素形材産業を取り巻く環境変化に対応し、日本の製造業の競争力を維持・強化することを目的としています。前回のビジョン策定から約7年ぶりの刷新となります。
日本の素形材産業は、高性能・高品質な製品を製造できる強みを持っています。しかし、国内の人手不足や新興国との競争激化、新たな製造技術の導入など、厳しい状況に直面しています。
このような中、デジタル技術や人材などの経営資源を活用し、素形材産業の「稼ぐ力」を強化することが求められています。
素形材とは何か
素形材とは、鋳造、鍛造、プレス、粉末冶金、切削、溶接などの加工を経て、部品の形状のもとになる材料や部品のことを指します。
製品の「かたち」をつくる素材という意味で、「素（もと）＋形＋材（材料）」と呼ばれます。
具体的な例
- 鋳造（ちゅうぞう）：溶かした金属を型に流し込んで固める（例：エンジンブロック）
- 鍛造（たんぞう）：金属をたたいて成形（例：クランクシャフト）
- プレス・板金：金属板を押しつぶして成形（例：自動車の外板）
- 粉末冶金：金属粉を固めて焼き固める（例：歯車、ベアリング）
- 金型：上記の加工で使う「型」も素形材産業に含まれる重要分野
素形材産業の位置づけ
素形材産業は、自動車、航空、建設、家電などあらゆる製造業の「基盤」を支える重要な産業です。製品の性能やコストに直結するため、精密さや強度が求められることが多いです。
素形材とは、鋳造、鍛造、プレス、粉末冶金、切削、溶接などの加工を経て、部品の形状のもとになる材料や部品のことです。
鋳造とは何か
鋳造（ちゅうぞう）は素形材加工の中でも特に歴史が古く、かつ今でも重要な技術です。ざっくり言うと、金属を溶かして型に流し込み、冷やして固めることで形を作る方法です。
■ 鋳造の基本的なプロセス
- 金属を溶かす
鉄、アルミ、銅などを高温で溶かします（例：鉄は1500℃近く）。 - 型に流し込む（注湯：ちゅうとう）
溶けた金属を「鋳型（いがた）」と呼ばれる型に流します。型は砂や金属などで作られます。 - 冷却して固める
金属が固まると、鋳物（いもの）ができます。 - 型から取り出して仕上げる
余分な部分を削ったり、バリ取りしたりして完成です。
■ 鋳造の種類（代表例）
| 種類 | 特徴・用途 |
|---|---|
| 砂型鋳造 | 最も一般的。砂で型を作る。自由な形状に対応できる。 |
| 金型鋳造（ダイカスト） | 金属製の型を使う。寸法精度が高く、大量生産向き。 |
| ロストワックス鋳造 | ろうで作った模型を溶かして空洞にし、そこに金属を流す。精密加工に向く。 |
| 連続鋳造 | 溶けた金属を連続的に流して固める。鋼材などの大量生産に使う。 |
■ 鋳造のメリット
- 複雑な形状が作りやすい
- 大型部品の製造に向く（例：風力発電のタービン、船のプロペラ）
- コストが比較的安い（特に大量生産）
■ デメリット・課題
- 精度や表面の仕上げは他の加工に比べると劣る場合がある
- 鋳巣（ちゅうそう）という気泡や空洞ができる欠陥が発生することがある
鋳造は金属を溶かして型に流し込み、冷やして固めることで形を作る方法で、地味ではあるが、モノづくりの根幹といえる技術です。
鋳造ではどんな改善、開発が期待されているのか
鋳造は長い歴史がある一方で、現代の製造業の変化に対応するため、さまざまな改善や技術開発が求められています。
1. 品質向上・不良削減
- 鋳巣（ちゅうそう）や割れの防止技術：CAE（シミュレーション）やAIを使って、金属の流れや冷却の状態を予測し、欠陥を防止。
- 精密鋳造の強化：より寸法精度の高い鋳物をつくる技術の開発。
2. デジタル技術の活用（DX）
- CAE（鋳造シミュレーション）の高度化：充填・凝固・応力の解析により、試作回数の削減や製造工程の最適化。
- IoT・AIによるモニタリングと予知保全：鋳造工程中の温度や流速などのデータを収集して、トラブルの予兆を検知。
3. グリーン・サステナブルな鋳造
- 省エネルギー炉の開発：溶解炉の効率化、電気炉への転換。
- 再生砂やリサイクル材の利用：環境負荷を下げるために使用済み鋳型砂の再利用など。
- 脱炭素化：CO₂排出量の少ない素材や工程へのシフト。
4. 新材料・新技術との融合
- 3Dプリンターと鋳造の融合：砂型やロウ型を3Dプリンターで作り、複雑形状・短納期対応を可能に。
- 軽量高強度材料の鋳造法開発：アルミ合金やマグネシウム合金などの高機能素材の鋳造技術の確立。
- 積層造形とのハイブリッド：鋳造＋金属3Dプリンタで後加工という流れも増加。
5. 人材育成・技能伝承
- ベテランの“勘と経験”をデジタル化・見える化し、若手への教育やマニュアル化。
- 自動化・ロボット導入による省人化・安全化。
特に自動車や航空宇宙、半導体製造装置などの「高付加価値産業」で必要とされる高性能部品の製造のために、品質向上・不良削減、新利用への適用、サステナブルな製造などが必要となっています。
ダイカストとロストワックス鋳造の特徴は何か
ダイカストとロストワックス鋳造は、どちらも鋳造法の一種ですが、目的や得意な形、精度などがかなり違います。それぞれの特徴を簡潔にまとめてみますね。
◆ ダイカスト（Die Casting）
◎ 特徴
- 金属製の金型を使い、高圧で溶けた金属を高速で射出して成形
- 主にアルミ、亜鉛、マグネシウムなどが材料
- 寸法精度が高く、大量生産に向いている
◎ メリット
- 高精度・高生産性（秒単位で成形可能）
- 表面がきれい（後加工が少ない）
- 薄肉で軽量な製品が作れる
- 自動車部品、家電、精密機械などで広く使われている
◎ デメリット
- 金型の製作コストが高い（少量生産に向かない）
- 複雑すぎる形状には不向き
- 鉄などの高融点金属には使えない
◆ ロストワックス鋳造（精密鋳造）
◎ 特徴
- ろうで作った模型（ワックスパターン）を溶かして鋳型を作る
- 主にステンレス、チタン、ニッケル合金など、難加工材に使われる
- 非常に高精度かつ複雑形状に対応可能
◎ メリット
- 精密で複雑な形が作れる（中空や細部まで表現可能）
- 切削加工の手間が省ける
- 小ロット対応にも向く
- 航空機部品、医療用インプラント、ジュエリーなどで活躍
◎ デメリット
- 工程が多くて時間がかかる
- 材料ロスやコストが高め
- 大型品には不向き
◆ 比較まとめ表
| 項目 | ダイカスト | ロストワックス鋳造 |
|---|---|---|
| 型の素材 | 金属（金型） | セラミック鋳型（ワックスから生成） |
| 得意素材 | アルミ、亜鉛などの低融点合金 | ステンレス、チタンなど高融点金属 |
| 精度 | 高い（量産向け） | 非常に高い（複雑形状もOK） |
| 生産性 | 非常に高い（大量生産向き） | 比較的低い（少量多品種向け） |
| 用途 | 自動車、電機部品 | 航空機、医療機器、ジュエリーなど |
金属製の金型を使い、高圧で溶けた金属を高速で射出して成形する方法がダイカスト、ろうで作った模型を溶かして鋳型を作る方法がロストワックス法です。
特異素材や精度、生産性などに違いがあります。
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