タオ・ヨンリャン | 大型ダイカスト金型は、一体型ダイカストを実現する鍵となる技術です

タオ・ヨンリャン | 大型ダイカスト金型は、一体型ダイカストを実現する鍵となる技術です
タオ・ヨンリャン | 大型ダイカスト金型は、一体型ダイカストを実現する鍵となる技術です


著者: タオ・ヨンリャン

Lijia Technical Expert Advisory Group（旧称：Chongqing Chuanyi Engineering Plastics Co., Ltd.）のコンサルタント。

教授レベルの上級エンジニアであるTao Yongliang氏は、ポリマー材料の応用と成形プロセスの研究に従事しています。中国金型工業協会の技術専門家、中国プラスチック加工工業協会専門委員会の専門家、中国プラスチック機械工業協会専門委員会の専門家、重慶市経済情報化委員会中小企業専門委員会の専門家、広州香港科技大学福栄東研究所の国際インテリジェント製造プラットフォーム（ISMP）の専門家など。彼は長年にわたり、社内で金型設計と製造、射出成形プロセスと真空アルミメッキプロセスの管理に従事し、会社のさまざまな製品開発作業と基礎技術管理に参加し、会社の技術進歩と経済的利益の向上に適切な貢献をし、各レベルの技術進歩賞を受賞しました。生産現場のニーズと結びついて、困難な生産問題を解決しました。金型設計、射出成形プロセス、真空コーティング、材料の適用、統合ダイカスト技術、インテリジェント製造、自動車照明技術を網羅する200近くの技術論文を発表しました。彼の論文のいくつかはEIなどのジャーナルに掲載されており、実用性が強いです。統合ダイカスト技術への重点は、ダイカスト工場での作業経験と、ダイカストプロセスおよびダイカスト金型設計の理解から生まれています。退職後も業界で活躍し、業界の発展に細心の注意を払い、各レベルの関連業界アカデミー（協会）の専門委員会に参加し、各専門委員会の活動に積極的に参加し、企業、学校、個人（学生）に技術指導、リソース指導、専門職の肩書に関するカウンセリングなどを提供し、オフラインとオンラインで20回以上の技術講義を行い、業界の科学技術の進歩に引き続き積極的な役割を果たしています。

大型ダイカスト金型は、一体型ダイカストを実現するための重要な技術です

要約：新エネルギー車における一体型ダイカスト技術の応用の恩恵を受けて、大型ダイカスト金型の製造に活力をもたらしました。大型ダイカスト金型の製造には技術的な障壁があり、一体型ダイカストを実現するための重要な技術です。本稿では、一体型ダイカストにおける大型ダイカスト金型の役割と応用効果を紹介し、大型ダイカスト金型の製造における難しさ、金型材料の選択と金型設計シミュレーションの応用に注意を払う必要性について述べる。大型ダイカスト金型の温度場の熱バランスの要件を説明することに焦点を当て、熱バランスを支援する対策を提案する。インモールドセンサーの応用は将来を見据えている。技術の進歩に伴い、大型ダイカスト金型の技術的障壁は徐々に解決され、克服され、大型ダイカスト金型の製造に新たな展望が開かれ、省エネと排出削減に向けた新エネルギー車の開発が促進されています。

キーワード: 大型ダイカスト金型温度熱バランス設計とシミュレーション材料と選択金型温度制御と検出金型内センサー3Dプリンティング

1. はじめに

テスラは2019年に初めて統合ダイカスト技術を提案しました。2020年には、モデルYのリアフロアの製造に統合ダイカスト技術が使用され、元の80個の打ち抜き溶接部品が1つの部品に統合されました。リアフロアは10％の軽量化と40％のコスト削減を実現し、業界から注目を集めました。統合ダイカストは、複数の小さな組み立て部品を 1 つの大きな鋳造品に置き換えます。これには 3 つの利点があります。まず、生産工程が簡素化されます。本来の自動車生産では、数十から数百の部品を組み立てて溶接します。部品の種類は複雑で数も多く、生産にはコストと時間がかかります。組み立て工程は複雑で時間がかかり、溶接、組み立て、接着を完了するには多数のロボットが必要です。一体型ダイカストでは、ダイカストマシンと金型のみが必要で、指定された部品を1つのステップで成形できるため、生産工程が大幅に簡素化されます。第二に、構造変更によりハードウェアのパフォーマンスが大幅に向上します。組み立てと比較して、一体型ダイカストは密閉性が強く、隙間がないため、鋳造品のねじり剛性が高く、耐衝撃性が向上し、使用中の摩耗や老化による部品の修理や交換の手間が軽減されます。第三に、軽量で、一体型ダイカストのアルミニウム合金材料は鋼に取って代わります。例えば、1.5トンの乗用車は、アルミニウム合金材料を使用すると、鋼鉄に比べて重量を30％削減できます。軽量化は自動車にとって良いことです。燃料車で15％の軽量化により、燃料消費量を5％削減でき、新エネルギー車ではエネルギー消費量を10％削減できます。アルミニウム合金は最も経済的で軽量な材料の一つです。

テスラは統合ダイカストの先駆者となった（オンライン写真）
NIOとXpengは統合ダイカスト生産を開始しました。 NIOは一体型ダイカスト技術を使用してET5のリアフロアを生産し、車体の重量を30％軽減し、トランクスペースを7L増やしました。Xpeng Motorsはダイカスト工場を設立し、2023年に発売される新しいモデルの生産に使用される予定です。フォルクスワーゲンも一体型ダイカスト技術を導入し、Trinity純電気自動車の生産用の新しい工場を建設する予定です[1]。ダイカストとは、金型内で溶融金属を加圧・冷却する精密鋳造方法です。ダイカストマシン、合金材料、金型はダイカストの3要素と呼ばれています[2]。ある組織が調査を行ったところ、一貫ダイカストの技術的障壁は部品＞金型＞設備＞材料の順であり、金型が最前線にあることが判明した[3]。大型ダイカストマシンは強力で、HaitianやYizumiなどの企業はすでに6000〜12000Tのダイカストマシンを市場に投入しています[4-8]。熱処理を必要としないアルミニウム合金材料を開発している企業は多く、Alcoa（米国）、Rheinfeld（ドイツ）、Teslaなどがあり、国内企業も熱処理を必要としないアルミニウム合金材料を開発しています。NIO、Lizhong Group、Human Horizo​​ns、上海交通大学、湖北省新金陽などの機関や企業がこれらの材料を開発し、製品に適用しています[9]。現在、主要な大型ダイカスト金型（≥6000Tダイカストマシン）を製造できるのは、広州キャビティモールド製造株式会社、寧波サヴィダ機械株式会社、メリクソンテクノロジー株式会社などの少数の企業のみです[10]。最近では、一部の企業が一体型ダイカスト金型の製造にも携わっており、超大型ダイカスト金型の製造が複雑であることを示しています。一体型ダイカストでは、ダイカスト金型の製造が難しく、サイクルが長く、金型のロスも大きいです。相対的に言えば、大型ダイカスト金型は、一体型ダイカストを実現するための重要な技術です。

国内自動車メーカーは一体型ダイカストを採用（オンライン写真）
2. 大型ダイカスト金型製造の分析

2.1 一体型ダイカスト金型の概要 「デュアルカーボン」目標の下、新エネルギー車は自動車産業にとって重要なサポートとなっています。自動車産業が軽量コア構造部品から一体型ダイカスト部品への移行を加速し、数個の部品が数百個の打ち抜き部品や溶接部品に取って代わるにつれて、超大型で精密かつ複雑なダイカスト金型が自動車用金型調達の新たな主流となり、金型材料から金型製造まで、ダイカスト金型産業全体の技術と応用に多くの新たな課題をもたらしている[11]。

サビダ9000T一体型ダイカスト金型の納入（オンライン写真）
ダイカスト金型の使用環境は他の金型とは異なります。ダイカストとは、300～1000℃（アルミニウム合金の場合は670～730℃）の溶融金属を、高圧（150～500MPa）下で射出パンチの動きにより、非常に高速かつ短時間でダイカスト金型のキャビティ内に充填し、圧力をかけて結晶化・凝固させて鋳物を得る方法である。成形工程では、金型は加熱と冷却を繰り返し、また、吹き付けられた高温の金属液の高速洗浄により摩耗や腐食が発生するなど、過酷な加工環境となります。金型材料には、高い耐熱疲労性、熱伝導性、優れた耐摩耗性、耐腐食性、高温機械的特性が求められます[12-13]。アルミ合金ダイカスト金型の寿命は、金型の設計、材料の選択、熱処理、表面処理、金型の正しい使用、メンテナンス、手入れを含む総合的な問題です。金型の問題としては、摩耗、熱疲労、亀裂、アブレーションなどがあります。わが国のダイカスト金型と海外のダイカスト金型の間には大きな差があり、中国のダイカスト金型の耐用年数は外国の同様の金型の1/5から1/3に過ぎない[14]。アルミ合金ダイカスト金型の寿命は、鋳物の壁厚と設備のトン数に関係しています。肉厚鋳物の場合、金型寿命は比較的短く、トン数が大きい場合、金型寿命はさらに短くなります。

寧波、一体型ダイカスト金型プロジェクトの建設を共同で推進（オンライン写真）
大型ダイカスト金型は、一体型ダイカストを実現するためのキーテクノロジーです。一体型ダイカスト金型は、従来のダイカスト金型に比べてサイズが大きく、重量も重くなります。金型材料の鍛造加工にしろ、機械加工にしろ、厳しいテストです。中国初の6800トン超大型一体型アルミ合金ダイカスト金型は、広州キャビティモールド製造会社が独自に開発し、金型重量は140トンを超えました[15]。一体型フロントキャビンダイカスト部品（金型サイズ3300mm×2800mm×2000mm、重量約120トン）は、長安汽車製造センター鋳造技術研究所とサプライヤーが半年かけて共同で設計・製造し、2023年1月15日に寧波市北侖で試作に成功した[16]。大型ダイカスト金型は、一貫ダイカストを実現するための基本的な金型設備であり、国の産業レベルや製品開発力の象徴でもあります。大型ダイカスト金型の製造は、生産コストを削減し、効率を向上させる統合ダイカストにとって重要な実用的な意義を持ちます。

2.2 金型材料の選択：一体型ダイカストは金型に与える影響が大きく、作業条件も厳しい。さまざまな応力の影響により、金型は早期に割れ、破損する。そのため、金型設計、金型材料、熱処理にはより高い要求が課せられる[17]。ダイカスト金型は、成形部、注入システム、型枠部、オーバーフローシステム、温度制御システムなどの部分に分けられます。成形部品は金型の核となる部分で、金型コア（金型コア）やその他の構造部品を含みます。中央の空間がキャビティで、ダイカストの幾何学的形状を形成します。したがって、金型の設計によって部品の形状と精度が決まります。金型コア（鋳型中子）とアルミニウム合金接触部品は、一般的に高純度で硫黄含有量の少ない金型鋼で作られています。高温軟化に対する耐性を向上させるために、熱間加工金型鋼 H13、SKD61、8407、8417、1.2344ESR などのモリブデン含有量の高い金型鋼が選択されます。金型鋼の純度を向上させ、低融点不純物を減らすか除去することは、ダイカスト金型の早期割れを防ぐための基本的かつ効果的な方法です。一体型ダイカスト金型は構造が複雑で、製造コストが高く、準備サイクルが長いため、ダイカスト金型の製造にはより高い要件が課せられます。ダイカスト金型の製造に適した金型鋼は、優れた熱強度、耐熱疲労性、耐酸化性、および液体金属耐腐食性を備えている必要があります。この前提に基づいて、金型鋼の鍛造比率を適切にし、良好な熱処理プロセスを使用し、表面コーティングを施し、金型を使用およびメンテナンスすることで、金型の耐用年数を延ばす必要があります[18]。一般的に、熱間加工用ダイス鋼はエレクトロスラグ再溶解（ESR）によって精製され、ダイカスト鋳型コアのニーズを満たすことができる純粋で微細な構造を持っています。機能要件に応じて、金型鋼を合理的に使用して金型コストを削減できます。モジュールAは部品成形エリアであり、形状が複雑で高い表面品質が求められるため、輸入された高品質の熱間加工用ダイス鋼（W350、DIEVARなど）が使用される。モジュールBは鋳造システムと接触しており、通常のダイス鋼（H13）を使用することができる[19]。小型ダイカスト金型の硬度はHRC50～52です。一体型金型は特に大きく、割れにくく強靭である必要があります。推奨硬度は一般的に HRC 45 ～ 48 です。

2.3 金型設計とシミュレーション ダイカスト金型の製造における難しさの 1 つは設計です。ダイカスト金型はダイカストの成功にとって非常に重要であり、ダイカスト生産における重要なプロセス設備として常に考えられてきました。超大型金型はサイズの面で飛躍的な進歩を意味しており、国内外で超大型金型の設計に活用できる経験はない[17]。一体型金型は一般的に大きく、多額の投資が必要となるため、金型設計は重要な要素となります。一体型ダイカスト部品はサイズが大きく、肉厚が薄く不均一で、形状が複雑で、射出工程が長く、射出時間が短いという特徴があります。また、ダイカスト自体の特性上、鋳物の収縮や変形は避けられません。もちろん、実際の操作では予期せぬ緊急事態が発生することもあります。大型ダイカスト金型の構造設計、製造、信頼性検証には多くの課題が伴います。構造設計は多くの経験と計算実験に依存します。一体型金型は大型で、ランナーの設計はより複雑で、壁の厚さは大きく異なり、加工はより困難です。そのため、注入、オーバーフロー、排気、冷却システムの設計に対する要求はより高くなります。設計は、これまでの経験と多数の実験に依存します。金型の強度と靭性にはより高い要件が課せられます。一体型ダイカストは、超高真空環境で高速充填と高圧凝固を行うため、金型の強度、靭性、精度、密閉性に対してより高い要件が課せられます。金型は産業チェーンにおける重要な障壁であり、ダイカスト金型の信頼性は統合ダイカストの歩留まりに重大な影響を及ぼします。鋳型は鋳物の形状と寸法公差を決定し、鋳込みシステムは溶融金属の充填を決定し、鋳型の強度は最大射出圧力を制限し、鋳型はダイカスト工程の熱バランスを制御および調整できます。現在、業界における一貫ダイカストの歩留まり率は大きく異なっており、大手企業はより高い歩留まり率を達成することが期待されている[20]。

統合ダイカストでは、CAE シミュレーションが部品設計と金型設計の段階で重要な役割を果たします。正確なシミュレーション結果は、設計の品質を評価するための基礎または基準となります。一般的に、メッシュ品質は信頼性の高いシミュレーション結果を保証する重要なものです。一体型鋳物の重量は70～100kg、壁の厚さは3～4mmで、構造には補強リブや丸みを帯びた遷移部などの特殊な構造が多数含まれています。構造グリッドで正確に記述する必要があり、キャビティグリッドの数は少なくとも 1 億個である必要があります。金型グリッドと合わせると、グリッドの総数は少なくとも 3 億～ 5 億個である必要があります。従来のスタンドアロンソフトウェアはアルゴリズムとハードウェアによって制限されており、それをサポートするには数千万規模のネットワークが必要です[21]。

Zhizhu CAE は、操作が簡単で機能が豊富な、ローカルに展開できる高性能ダイカスト シミュレーション ソフトウェアです。特に、強力な後処理機能により、ユーザーに詳細かつ多様な専門的な分析機能を提供できます。 SARES はスーパーコンピューティング クラウドを活用して、低コストでインテリジェントかつ効率的なダイカスト CAE シミュレーション サービスを SaaS 形式でユーザーに提供しています。その中核機能には、ダイカスト加工性解析（鋳物の最小肉厚、抜き勾配、鋳物のフィレット解析）、鋳型注湯設計（パーティング面、給湯口、ランナーと排気口、オーバーフローシステムのシミュレーションと補助設計）、鋳型冷却設計（循環水回路、ポイント冷却、加熱油回路システムのシミュレーションと補助設計）、鋳型熱バランス解析（鋳型温度解析、鋳物の凝固時間、鋳型開放時間、噴霧時間などのダイカストサイクルプロセスのシミュレーションと最適化）、射出プロセス解析（スローインジェクションプロセスの配合の最適化と圧力室の空気巻き込みシミュレーション予測）[22-23]などがある。

Zhizhu CAE インターフェース (ウェブサイト画像)
ダイカスト金型のインテリジェントランナー設計（四川科技）
2.4 一体型ダイカスト金型の熱バランス

ダイカスト製造工程において、温度は工程の中核要素の一つであり、ダイカスト金型の温度制御は製品の品​​質と生産効率に直接影響します。温度はダイカストプロセス全体において重要なパラメータです。溶融温度、金型温度、ダイカスト温度、水温、油温などはすべてダイカストプロセス全体に重要な相関関係と影響を及ぼします。一体型ダイカスト生産では、温度場の変化がより複雑になります。第一に、鋳物の重量が100kgに近いかそれを超えるため、大量の熱が放出されます。第二に、壁の厚さが薄く、工程が長いため、金型の各部の温度が極端に不均一になります。一般的に、ゲートとランナー付近の金型温度は非常に高く、冷却と放熱が急務です。一方、金型の端部の金型温度が低すぎると、溶融物の流動性が低下し、鋳造品の冷間閉鎖や放熱射出などの欠陥が発生しやすくなり、緊急の加熱が必要になります。過去の設計は、主にランナー、スラグバッグ、通気溝の設計を含む注入と排水のシステムに重点が置かれており、鋳型内の水と油の回路にはあまり注意が払われていませんでした。当時の鋳物は小さかったので、それで間に合うことができました。

大規模な統合ダイカストプロセスでは、金型の熱管理が非常に重要です。金型が大きくなるにつれて、金型の熱制御は難しくなります。冷却/加熱システムの合理的な設計は、生産中の金型温度を効果的に制御するための前提条件です。金型温度制御は一体型ダイカストの品質に大きな影響を与えます。温度が高すぎたり低すぎたりすると、鋳造品に欠陥が生じる可能性があります[17]。しかし、一体鋳造製品では金型温度の熱バランスの問題を考慮する必要があります。一方では、ダイカストシミュレーションソフトウェアの助けを借りて温度分布が分析され、他方では、金型の熱バランスを解決するための実用的な対策が必要である[21]。現在、主なものとしては、金型温度機械制御、赤外線画像検出、インモールドセンサー、3Dプリントなどがあります。

2.4.1 金型温度コントローラ制御アプリケーション

金型温度コントローラは、金型温度をインテリジェントに制御し、金型を加熱または冷却し、設定された動作温度を維持する機能を備えています。一体型ダイカストには、30台以上の金型温度調節器が設置されています。鋳造成形の温度制御要件に応じて、一連の高温、中温、低温温度制御金型温度調節器（200℃水温調節器、320℃油温調節器、高温および低温温度制御ステーション、多チャンネル金型冷却機、多チャンネルスポット冷却機、統合制御システム）が適合されます。 20℃～320℃の広い温度帯は、金型温度バランスに安定した制御可能な温度源出力を提供するように設計されている。同時に、大規模な温度出力は金型の温度バランスを制御するだけでなく、圧力室、パンチ、ダイバータコーン、ゲートスリーブなどの温度制御にも拡張され、ダイカストのニーズを確実に満たすことができる[24]。今回、金型温度調節器を一体型化し、CTM大型高温水回路制御ステーション（略称「CTM」）を開発しました。 1 台の CTM で温度制御グループ ユニット内の 10 台以上の金型温度コントローラーを置き換えることができるため、超大型ダイカスト アイランド温度制御グループ ユニットの省スペース、コスト削減、省エネ、消費削減、および正確な温度制御が可能になります。通常、金型温度調節器は30台以上必要ですが、CTM大型中央温水制御システムを使用して通常の金型温度調節器を置き換えると、必要なのは2〜3台だけです。占有面積が小さいだけでなく、調達コストも低く、設備コストを30％以上、設置電力を70％以上節約できます。同時に、CTMは搬送圧力が高く、加熱速度が速く、金型温度のデータが収集され、集中管理されます[25]。


統合ダイカスト温度制御システムの概略図（ウェブサイト画像）
一体型ダイカスト金型温度調節器の設置場所の概略図（オンライン画像）
2.4.2 赤外線画像検出の応用

あらゆる物体は、その温度に基づいて電磁波を放射します。波長2.0～1000ミクロンの部分を熱赤外線と呼びます。赤外線画像検出は、光電技術を使用して物体からの特定の熱放射帯域の赤外線信号を検出し、その信号を人間の視覚で識別できる画像またはグラフィックに変換し、温度値を計算します。赤外線熱画像技術により、物体の表面の温度分布を「見る」ことができます。熱赤外線イメージングでは、熱赤外線に敏感な CCD (電荷結合素子) を使用して物体をイメージ化し、物体の表面の温度場を反映することができます。熱赤外線は産業や医療などの分野で幅広い用途に使用されています[26-27]。

赤外線熱画像温度測定システムは、熱画像温度計を使用して金型の温度をリアルタイムで正確に測定し、異常な温度ポイントを自動的に追跡して警告します。赤外線サーマルイメージングにより、PLC（プログラマブルロジックコントローラ）がタイムリーにリンクされ、リアルタイムでアラームが発せられます。アラーム後、PLC制御により噴霧時間が延長され、プロセスの自動化が実現されます。

主なアプリケーションは、1日を通して温度監視のニーズを満たし、各エリアのアラームしきい値を設定し、エンジニアが完全な放射線熱マップのリアルタイムディスプレイを調整します画面全体が自動的に配置され、潜在的な危険が発生すると、潜在的な危険が発見されますダイキャスティングマシンのステータスのレビューを促進します。システムは、3つの異なるアラームしきい値とレベルを定義して、潜在的な危険の緊急性と開発動向を評価することができます。赤外線技術の応用により、生産プロセスを中断することなく、鋳造プロセスにおけるさまざまな問題を効果的に防止し、早期に解決することができます。温度調節、圧縮空気、水性潤滑剤、離型剤などの不必要な使用により、加工中に金型温度が高すぎたり低すぎたりし、部品の品質、金型の耐用年数、生産サイクル、エネルギー消費、メンテナンスコストに悪影響を及ぼします。ダイカストプロセスの最適化にはプラスの効果があります[29]。

ダイカスト金型の熱画像化の模式図（Web画像）
2.4.3 インモールドセンサーの応用

1980 年代初頭から、インモールド センサーはプラスチック金型内の溶融圧力や温度を検出し、射出成形プロセスを制御するために使用されていました。近年、5Gアプリケーションシナリオの開発により、インモールドセンサーの開発にさらに多くのアプリケーションと革新がもたらされました。金型内状態センサーは、国内の研究機関が開発した射出成形可視化ツールであり、射出成形品質のインテリジェントな選別、射出成形パラメータの迅速な設定、成形サイクルの短縮、金型流動解析と検証、金型温度の監視などの機能を備えており、材料変更による品質変動に独自の役割を果たしている[30]。

センサーは金型コアに設置され、材料と直接接触する必要があります。表面に跡を残します（ピンマークに似ています）。サイズは直径8mmの円です。設置位置は平坦である必要があります（一般的には、ゲート、温度変動ポイント、複数のフローエンドが選択されます）。金型キャビティ内にインモールドセンサーを設置し、技術処理後の溶融状態情報のデータと曲線を出力します。インモールドセンサー曲線を分析して、射出プロセス全体における溶融状態の変化を取得します。その主な目的は、製品の品質を向上させ、廃棄物を減らし、処理サイクルを短縮し、効率を向上させることです。


a. センサープローブ b. 信号増幅器 c. I/O取得制御モジュール d. センサーシステム端子 金型内状態センサーシステムの基本構成図（メーカー提供）
インモールド状態センサーシステムの基本コンポーネントは、センサープローブ、信号増幅器、I/O 取得制御モジュール、およびセンサーシステム端末です。センサープローブは金型コアに設置され、信号増幅器に接続され、金型内の状態センサー情報を収集し、シリアル通信を通じてセンサーシステム端末に送信します。I/O取得制御モジュールは射出成形機コントローラー電気機器に接続され、射出成形機の金型開閉、射出などの信号を収集し、Ether Catを通じてセンサーシステム端末に送信します。システム端末は、センサーとコントローラによって収集されたデータを処理します。金型内センサーは、金型温度と溶融状態の2つの信号と、それに対応する処理データを同期して出力できます[31]。ダイカスト金型とプラスチック金型は、設計コンセプトや成形プロセスに類似点がありますが、金型キャビティに使用される材料が異なります。インモールドセンサーは平板コンデンサの原理を利用しています。プレート中央の溶融媒体は元々プラスチックでしたが、現在はアルミニウム合金です。また、溶融状態や固体状態など、さまざまな状態の溶融物の温度を測定することもできます。インモールド状態センサーは、金型温度とアルミニウム合金溶融温度の検出として、統合ダイカスト金型に移植できるようになりました。これは、統合ダイカスト成形とスクラップの削減に大きな意義があります。これは、統合ダイカストではまだ検証と調整が必要です[32]。

2.4.4 金型特殊形状水路の応用

特殊形状の水路の適用により、直線水路の欠点が大きく改善され、金型温度の制御にプラスの効果をもたらします。重要なのは、冷却水路の位置を製品の輪郭に近づけて、熱を均等に除去または伝達するという目的を達成できることです。コンフォーマル冷却チャネルは、従来の加工の制限を受けなくなりました。金型設計をより自由に設計して、製品に近い冷却チャネル（コンフォーマル冷却チャネルとも呼ばれます）を作成できます。加工方法は、主にプラスチック金型やダイカスト金型に使用される積層造形（3Dプリント）[33]です。現在、プラスチック金型で広く使用されていますが、ダイカスト金型ではあまり使用されていません。ボトルネックとなっているのは、ダイカスト金型の印刷材料です。専用の印刷材料がないため、3Dプリントされたダイカスト金型の寿命が基準を満たしていません。

ダイカスト金型とプラスチック金型で特殊形状の水路を製作するための金属3Dプリント装置とソフトウェアは互換性があります。ダイキャスティング型とプラスチック型には、デザインの概念と成形プロセスに類似点がありますが、異なるカビの空洞材料があります。金型製造に使用される鋼の耐摩耗性には高い要件があり、ダイキャスティングカビの耐摩耗性は、プラスチックカビの耐摩耗性よりもはるかに高くなっています。材料は耐摩耗性が高く、耐摩耗性が高くなるには、硬度が高くなる必要があります。

長い間、H13スチールは溶接するのが困難でした。過去の技術的蓄積に基づいて、「レーザー選択、マルチレイヤー、マルチパス堆積物を製造するためのクエンチスチールを製造する」というブレークスルーを達成しました。ダイキャスティングカビの修復におけるH13 Argon Arc溶接と、色の違いと亀裂のない金型溶接ワイヤの便利で簡単な溶接、SKD61（HRC45）とSKD61-2（HRC58）の2つの溶接ロッドが、硬度を満たしている後、硬化を必要としているため、硬化します。 2015年、アウディは、R＆Dのスタッフにインスピレーションを与えたダイキャスティングモールド印刷を含む3D印刷アプリケーションを紹介するフォームで会場の半分をレンタルしました。 2018年、SLMメタルプリンタープロセスを組み合わせて、ダイキャスティング金型に適した金型印刷材料を開発しました。


アウディは、2015年に次のフォームでダイキャスト型の3Dプリント水路を披露しました（ビデオと写真）
広東の3Dプリントメーカーは、印刷後に印刷材料とは異なる特別な水路を印刷しています。製造サイクルの短縮に加えて、ダイキャスト金型部品の3Dプリントは、製品の収率を約3〜5ポイント（パーセンテージポイント）増加させることもできます。ダイキャスティング型に使用されるより成熟した印刷材料は、1.2709SLM（一般金鋼粉末）です。 3Dプリンティング統合ダイキャスティング金型特別な水路チャネルが適用されており、これが将来の開発の方向です。


3D印刷されたダイキャスティング金型部品（メーカーが提供する写真）
3. 結論

2020年、私の国の新しいエネルギー車の生産と販売はそれぞれ1366万と1367百万に達しました[34]。 2021年、新しいエネルギー車の生産と販売はそれぞれ3545百万と3.521百万に達しました[35]。 2022年、新しいエネルギー車両は爆発的に成長し続け、生産と販売はそれぞれ70億587万台と6.887百万単位に達しました[36]。新しいエネルギー車は、統合されたダイキャスティングの開発を促進しており、ダイキャスティング金型は常にダイキャスティング生産における重要なプロセス機器と見なされてきました。統合されたダイキャスティングテクノロジーの傾向は明確であり、新しいエネルギー車両はコストをさらに削減し、効率を高めることが期待されています。統合されたダイキャスティング業界チェーンの拡大の恩恵を受けて、大規模なダイキャスティング金型市場は急速に成長しています。一部の部門は、2025年までにダイキャスティング型の市場スペースが131億元に達すると予測しており[20]、ダイキャスティング金型の需要がまだ非常に大きいことを示しています。 「統合されたダイキャスティングモールディングプロセスと機器」は、国の主要な研究開発計画[37]に含まれており、大規模なダイキャスティングカビ製造の開発に新しい推進力を注入しました。大規模なダイキャスティング金型の技術的障壁が徐々に壊れて人々によって習得されるにつれて、ダイキャスト型金型の熱バランスなどの重要な困難を解決するための高度な技術の適用は、大規模なダイキャスティングカビの製造の開発を大幅に促進し、統合されたダイキャスティングの開発に役立ち、エネルギー保存と排出量の低減に向けた新しいエネルギー車両の開発を促進します。


新しいエネルギー車両生産ライン（オンライン写真）

参考文献

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[21]統合されたダイデジタルテクノロジーに関するホワイトペーパー[M]。
[22] Beijing Shichuang Technology Co.、Ltd。Zhizhu Cae [EB/OL]。
[23] Beijing Shichuang Technology Co.、Ltd。Zhizhu Chaoyun [EB/OL]。
[24] Aude温度コントロールアイランドは、上位7200トンの新しいエネルギー車両統合キャスティング[EB/OL]を支援します。
[25] XINYUは、巨大なダイキャスティング島の最初のCTM水温機を起動します[EB/OL]。
[26]赤外線熱画像検出の原理[EB/OL]。
[27]赤外線熱画像[EB/OL]。
[28]アプリケーションのケース：ダイ鋳造カビのための赤外線熱イメージング監視ソリューション[2021-11-23]。
[29] DIEキャスティング業界で赤外線技術はどのように適用されますか？[EB/OL]。[2018-02-27]。
[30] Tianyi、Mo Shengyong、Yao Ke、et al。
[31] Mo Shengyong、Yao Ke、Gao Furong。
[32] Tao Yongliang、Li Binjieは、射出金型の拡張されたアプリケーションと革新です。
[33] Tao Yongliang、Qiu Feng、Wang Qingqing、et al。
[34] 2020年12月の自動車産業の生産と販売の概要[2021-01-13]。
[35] 2021年の自動車産業の経済運営[EB/OL]。
[36] 2022年の自動車産業の生産と販売[2023-01-12]。
[37]「統合されたダイキャスティングプロセスと機器」は、国民のキーR＆Dプラン[EB/OL]に含まれています。





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