素形材センター2023年秋の素形材月間行事で、講演講師の浅川基男氏が紹介したイーロン・マスク氏主導のギガキャストという衝撃的な自動車下部の車体セット一括製造アルミダイカスト新技術。成功すれば、数百の部品と組み合わせる工数が不要になる革新的な新技術で、失敗に終わればあり得ないことへの製造経験欠如による無理な挑戦。
現在、世界的大手自動車メーカーもとりあえず？開発に着手したそうです。
解説した記事がロイターに掲載されていたので、引用紹介します。
本件は、今後も開発成否のトレース予定です。
以下で、ロイター記事を印象紹介します。
焦点：米テスラ「ギガキャスト」高度化へ、静かに進む技術革新
テスラは「モデルＹ」の前部と後部の筐体を一体成型するために６０００トンから９０００トンの加圧力を持つ巨大な鋳造プレス機を使っている。
同関係者らによると、テスラはプラットフォーム（車台）と呼ばれる複雑な車体下部のほぼ全てを一体成型する革新的な技術の実用化に近づいている。自動車の下部は約４００点の部品で構成されており、これが１つになればテスラは競合他社とのリードをさらに広げることになる。
この手法はイーロン・マスク最高経営責任者（ＣＥＯ）が３月に打ち出した「アンボックスト」（自動車各部を一程程度のまとまった部品として造り、後で一体化して車両として組み立てる手法）という製造戦略の中核を成し、今後１０年間で数千万台の安価なＥＶを生産しつつ、利益を上げるという計画の要だという。
米ケアソフト・グローバルのテリー・ウォイコウスキー社長は、もしテスラが車体下部のほとんどをギガキャスティング化することに成功すれば、自動車の設計・製造方法の変革がさらにと進むとみる。「ものすごく強力な手法だ。業界に大きな影響を及ぼし得るが、非常に困難な課題もある」と話る。「鋳造はかなり難しく、特に大型で複雑なものほど困難だ」と言う。
関係者２人によると、テスラは新たな設計・製造技術で車両の開発期間を１８―２４カ月に短縮し確立できると解説した。今のところライバルの多くは３年から４年を要している。
関係者５人によると、テスラが２０２０年代半ばまでに２万５０００ドルで発売しようとしている小型ＥＶには、前部と後部、そしてバッテリーが搭載される中央の底部を組み合わせた単一の大きなフレームが使われる可能性がある。
テスラは早ければ今月中にもこのプラットフォーム（車台）をダイキャストで一体成型するかどうかの決断を下すと見られている。関係者３人は、計画がこのまま進んでも設計検証の結果次第では最終製品が変更される可能性があると述べた。
ロイターはこの記事を配信するに当たりテスラとマスク氏にコメントを求めたが、回答はなかった。
＜３Ｄプリンターと砂＞
テスラの技術の核は、大きな部品を作るための巨大な金型をどう設計し、大量生産に向けて試作テストするかにある。車体の軽量化と衝突安全性を両立するため、補強リブの入った空洞のサブフレームをどのように成形するかということも重要だ。
関係者５人は、いずれの技術も英国、ドイツ、日本、米国の鋳造の専門会社によって開発され、３Ｄプリンターと工業用の砂が関わっていると明かす。
自動車メーカーはこれまで大きなパーツの鋳造を避けてきた。１．５メートル四方より大きいパーツ用鋳型を作れば効率は上がるが、コストがかさみ、品質保証などの無数のリスクを伴うためだ。
鋳造の専門会社によると、大型の試験のためのダイカスト鋳型をいったん作り、試作過程で機械的な微調整を行うと１回当たり１０万ドルかかる。鋳型を全て作り直すと１５０万ドルに上ることもある。別の専門会社によると大型金型の設計プロセス全体は通常４００万ドルほどかかる。
騒音や振動、製造品質、人間工学や衝突安全性の観点から「完璧な」金型を作り上げるには、設計段階で６回程度、もしくはそれ以上の調整が必要になる可能性がある。
テスラは課題を克服するために３Ｄプリンターを使い工業用の砂から試験用鋳型を作る技術に目をつけた。工業用の砂と液体の結合剤（バインダー）を交互に噴射して層を積み上げる「バインダージェット」と呼ばれる技術で、溶融合金を鋳造できるテスト鋳型を作り出していく。
砂を使った鋳造による設計検証にかかるコストは、仮に調整を何度も繰り返したとしても、金属のダイカスト金型で試作した場合のわずか３％だという。
設計検証サイクルは金型試作モデルでは６カ月から１年かかるが、砂を使うと２─３カ月だと、関係者２人は明かす。
＜ギガプレスの選択＞
自動車下部にサスペンションやエンジンなどを固定するのに必要なサブフレームは、軽量化と衝突安全性の向上のため通常はその構造の中が空洞になっている。現在は複数の部品をプレスして溶接し、中央に空洞が残るように作られている。
テスラは進化型ギガキャスティングの一環として、バインダージェット技術を使って成形した空洞を持つサブフレームを一括鋳造することを計画している。
しかし、鋳造品の製造に使われるアルミニウム合金は、砂を使った鋳造と金属による鋳造で製品の挙動が異なり、砂鋳造と３Ｄプリンターを使った鋳造の型の試作品では衝突安全性などの面でテスラの要求する基準を満たせないことが多かった。
関係者３人によると、特殊合金の配合、溶融合金の冷却過程の微調整、さらに製造後の熱処理によってこの課題を乗り越えたという。
車体フレームにどのような複雑な構造を含めるかによっても、どのようなギガプレス機を選択するかが重要になる。
巨大なパーツを素早く成形するには１万６０００トン以上の加圧力を持つ、これまでより大型の機械を新たに導入しなければならず、コストが増し、さらに大きな工場が必要になる可能性もある。しかも鋳造部品が大きくなることで発生する品質上の問題にも直面する。
加圧力が大きな機械の問題は、サブフレームの内部を空洞にするために必要な中子（なかご）と呼ばれる、鋳型の中にはめ込む砂型が使えないことだと、関係者３人は指摘する。
もう一つの方法は、溶融合金をゆっくりと流し込む異なるタイプのギガプレス機を使うことだ。そうすれば中子も使用可能になり、より品質の高い鋳造品を作ることができるという。ただ、融解合金の充填（じゅうてん）や中子の制作などの手間がかかり、成形に時間がかかることが問題点となる。
「生産性のために高圧の機械を選択するか、ゆっくりと合金を流し込んで品質を上げるか、どの選択肢を採用するか現時点では予測が難しい」と、関係者の１人は言う。
以上引用終わり
ギガキャストの写真例
