東風モーター3Dプリントの応用から軽量化分野への砂型3Dプリントの応用

2018年1月5日、湖北省十堰市の東風汽車有限公司鋳造鍛造総合工場で、東風汽車軽量アルミ合金低圧鋳造研究センター建設における4者協力の調印式が開催されました。この取り組みは、産学研連携により新エネルギー、パワートレイン、ボディ部品の軽量化ソリューションを提供し、顧客の同時開発ニーズと軽量「製品棚」開発ニーズに応えることを目指しています。

東風汽車公司鋳造鍛造総合工場、湖北省自動車工業学院、瀋陽鋳造研究所、広東省鳳華卓利科技有限公司は、企業、学校、研究の4者間の戦略的協力枠組み協定を締結した。 4者はそれぞれの強みを生かして産学研の総合的なパートナーシップを構築し、自動車用軽量アルミ合金低圧鋳造研究センターを共同で構築し、自動車用鋳造アルミ合金材料の開発と応用、アルミ合金鋳物の軽量設計、アルミ合金鋳造技術などの分野で全面的な協力を共同で進めていきます。

低圧鋳造研究センターは、アルミ合金軽量化ソリューションの提供に注力しており、「早期開発能力」、「先進的な製造技術」、「リーン製造能力」、「効率的なサービス能力」の4つの中核能力と、「軽量自動車の技術棚の確立」、「差別化されたソリューションの提供」、「標準化された専門的、情報化されたインテリジェントな製造システムの構築」、「キーテクノロジーとコアテクノロジーによるアルミ合金部品の成形」の6つの機能を備えています。

報道によると、鋳造センターは主に非鉄金属低圧鋳造業務を展開し、アルミ合金低圧鋳造製品バリューチェーン全体の発展の中核能力を構築し、自動車用新材料、新プロセス、新技術の研究開発を強化し、科学研究成果と生産性の転換を推進し、自動車軽量化技術製造のレベルを共同で向上させている。同時に、東風汽車公司の総合鋳造鍛造工場の研究開発能力と軽量低圧鋳造の産業応用能力も強化されます。

2016年1月、総鋳鍛工場は東風装備工業園区にハウジング工場を設立したとみられる。U401ギアボックスハウジングプロジェクトを牽引役として、ハウジング鋳造と機械加工の全工程生産能力を初歩的に構築し、東風汽車公司の低圧鋳造センターの原型を形成した。今後は、生産自動化技術、産業用ロボット（物流ロボットを含む）、インテリジェントデジタル計測・収集、インテリジェント識別、インテリジェント物流、情報統合などを含むデジタルインテリジェント製造実証ラインの構築に全力を尽くします。

綜合鋳鍛造党委員会書記の陸偉氏は、4者協力を通じて、綜合鋳鍛造の研究開発能力と軽量低圧鋳造の産業応用能力を迅速に向上させ、顧客に製品の軽量化ソリューションを提供できると述べた。これは国家の新エネルギーと軽量化産業の発展方向と一致しており、綜合鋳鍛造が非鉄鋳造の小さな巨人になるという目標を達成するための重要なリンクです。

総合鋳造鍛造工場の袁三紅主任は、自動車軽量アルミ合金鋳造研究センターは国内の軽量製品早期開発資源プラットフォームを統合し、プロジェクト管理を通じて有利な資源を統合し、軽量化技術と製品の急速な発展を実現すると述べた。これは、今後3〜5年間のセンターの核心的な役割です。総合鋳造鍛造工場は、車両単位で選択できる「技術棚」を毎年5つ開発し、東風の軽量化事業に高品質の技術とサービスを提供する予定です。

次の段階では、自動車軽量アルミ合金鋳造研究センターで、後加工ブラケットの軽量構造最適化設計、電動駆動フレームと後加工ブラケットの軽量迅速試作の3つのプロジェクトが最初に推進されることがわかった。

出典: 東風グループ、Gasgoo

東風汽車の計画には、電動駆動フレームワークの急速な試作準備など、新エネルギー車の計画を考慮している兆候が見られる。なぜなら、電気自動車にはまったく新しい車体構造が必要であり、単に内燃機関を電気駆動システムに置き換えるだけでは不十分だからです。車両の電動化には、電気駆動部品の設置スペースに対するまったく新しい要求が課されるため、車体全体の大幅な変更が必要になります。軽量構造設計は電気自動車にとって非常に重要です。

電気自動車市場は量的変化から質的変化への飛躍を遂げており、アーヘン大学の予測によれば、電気自動車の年間生産台数は2020年に410万台（自動車市場の約4%を占める）、2025年には2,490万台（自動車市場の約22%を占める）、2030年には5,040万台（自動車市場の約42%を占める）まで成長すると予想されている。しかし、2020年から2025年の5年間で、増加率は6倍になります。

従来の自動車メーカーにとって、製造技術の導入においては、一つの山から別の山へ一気にジャンプすることは不可能であり、山を下りていくプロセスが必要となります。しかし、3Dサイエンスバレーの視点から見ると、東風汽車軽量アルミ合金鋳造研究センターは良い試みであり、良い転換点です。輸送分野における鋳造の軽量化の応用に関しては、実際の例として、サンフランシスコにあるオートデスクのピア9イノベーションファクトリーが、3Dプリントのインベストメントモールドを通じてマグネシウム合金を鋳造し、軽量の航空機シートを実現しようとしていることが挙げられます。この座席構造は標準的な商用ジェット機に適合し、航空会社は重量の面で数百万ドルの節約が可能になると期待されている。

金属 3D プリントは製造業を飛躍的に前進させ、非常に複雑な製品を生産することができますが、材料の選択肢は現時点ではまだ限られています。現在、積層造形は数十種類の材料しかサポートしていませんが、鋳造では数千種類の金属や複合材料から選択できます。したがって、このプロジェクトは、3D プリント技術に完全に依存することなく、3D プリントの技術的利点を活用します。

3D プリントと鋳造を活用し、2 つの方法を補完して航空機の座席フレームを製造します。鋳造は、単価が低いだけでなく、生産効率の面でもシートフレームをより手頃なコストで製造する方法であり、大量生産に適しています。最終的に、ジェネレーティブデザインと軽量マグネシウム合金材料のおかげで、航空機の座席フレームの重量は 56% 削減されました。 A380型機100機が20年間運航されれば、航空会社は燃料費を2億ドル以上節約できることになる。これは、道路から 80,000 台の自動車を排除し、年間 126,000 トンの CO2 排出量を削減するのと同じことです。

この論理に基づけば、3Dプリントによる精密鋳造金型や砂型を通じて、航空機でも軽量構造部品が得られるため、自動車にも一定の応用の余地がある。 3Dプリント砂型鋳造用金型については、国内ブランドではFenghua Zhuoli、Ningxia Gongxing、Raplas、Anhui Hengliなどがあり、海外ブランドではドイツのvoxeljet、アメリカのexone、日本のCMETなどがある（順不同）。

出典: 3D Science Valley 詳しい情報: 東風橋梁ハウジング製造で3Dプリントツールが成功裏に使用

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