ExOneの3Dプリンタで鋳鉄からアルミ鋳物、コンプレッサー・ポンプ・コラムなどの鋳物や鋳鉄の試作をスピーディーに納品可能

ダイレクトモール
ディングプロセス

3Dプリンターでの直接砂型積層造型による
超短納期試作鋳物鋳造プロセス

DMP Direct Molding Process ダイレクトモールディングプロセス

鋳物試作開発プロトタイプ及び生産終了した補給パーツ鋳造品(鋳鉄・ステンレス・耐熱鋳鋼・アルミ・銅合金など)、その他多品種・少量鋳造品などをご要望に合わせて製作いたします。従来必要なプロセスであった「木型・金型」の製作を必要としませんので総合的なコストダウンに繋がるご提案が可能です。3DCADデータから鋳造CAE解析に基づく砂型、中子を3Dプリンターでダイレクトに砂型積層することにより、トポロジー最適化設計された複雑で繊細な鋳造品製作にも対応できます。エンジンの試作、ロボットの試作開発等のお問い合わせを頂いております。更に高精度な測定機で鋳物の各種検査を行い、お客様に超短納期でお届け致します。

エンジンブロックの鋳物試作品も高品質でご提供可能
折り紙の鶴をスキャンしてアルミの鋳物を試作しました
鋳鉄、アルミ、銅といった鋳物の試作を短納期で仕上げます
細い鋳物の試作も綺麗な仕上がりです
いろいろな肉厚の鋳物も試作出来ます

鋳物製作は通常納期7日から(試作品目、工事内容による)

鋳物製作工程は、2次元図面の3D化(2D Drawing・3D制作)および機械加工取り代つけ(3Dデータ支給でもOK)、MAGMAソフトによる鋳造CAE解析(方案シミュレーション)および砂型設計(3Dモデル)、3Dプリンタでの砂型積層造型(積層造形・鋳型製作)、各種電気炉にて溶解と注湯作業と解枠(かいわく)および仕上げ(注湯)、各種検査(ATOS測定、ATOS測量、PT、切削)、梱包・出荷となります

3Dプリンタ技術

木型・金型の製作時間が不要となる3D砂型積層造型プリンターを複数台保有しています。社員による日々の改善作業により砂型のプリント時間が短縮されています。鋳物試作品づくりの超短納期に挑戦し続けます。

保有3D砂型積層造型プリンタ一覧

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積層造形装置性能諸元 先端プロセス技術センター 群馬工場
名称 S-MAX S-MAX-2BOX(2台) S-MAX+ S-MAX
製造メーカー ExOne ExOne ExOne ExOne
プロセス フラン フラン フェノール(レゾール) フラン
砂型曲げ強度 >2.5Mpa >2.5Mpa >4.0Mpa >2.5Mpa
砂種 焼結法ムライトサンド 焼結法ムライトサンド 焼結法ムライトサンド 焼結法ムライトサンド
積層厚さ 240μm 240μm 240μm 240μm
ボックスサイズ 1,800×1,000×700 1,800×1,000×700 1,800×1,000×600 1,800×1,000×700
最大印刷時間 ~25h ~22h ~30h ~30h
印刷速度 28mm/h 33mm/h 20mm/h 23mm/h
  アルミ鋳物が製作・試作できる砂型積層造型で鋳型を作る3Dプリンタ アルミの試作鋳物に最適な砂型積層造型ができる3Dプリンタ 3Dプリンタで砂型積層造型をして短期間に鋳物を製作 試作鋳物の製作に適した3Dプリンタで砂型積層造型
3Dプリンタで製作した砂型積層造型、鋳物の試作品や小さな鋳物に最適
ExOneの3Dプリンタと鋳物の試作に最適な砂型積層造型された鋳型が並ぶ木村鋳造所の先端技術プロセスセンター

木型・金型が不要となる複数の砂型積層造型3Dプリンターにおいて、造型サイズもスピードも世界トップレベルです。高精度に作られた砂型・中子は広範な産業分野の鋳物に対応できます。トポロジー最適化設計された複雑で繊細な鋳物の試作品や少ロットの鋳物部品までもを超短納期で製作します。必要な砂型の強度に合わせ、フラン樹脂、またはフェノール樹脂で積層を行うことでお客様の様々なニーズに対応しております。また、鋳物の製作・試作にあたり木型を作る必要がないため「木型・金型」の保管費用のコストダウンが可能です。製作にあたり3Dデータでの保管となるため、設計変更やリピート製作も容易です。

2種類の砂型 フランとフェノールの比較

1.フランプロセス

多品種少量の鋳造で一般的に使用されるフラン自硬性プロセスを積層造型に応用した砂型製造となります。寸法精度が良く生産性が高いことが特徴です。

2.フェノールプロセス

印刷後熱処理することで高強度な砂型を得られます。シェルモールドと同等の性能を有しており、フランでは高温強度が不足する状況で、このフェノールプロセスは特に有効で、油圧コントロールバルブやベアリングハウジング、シリンダーヘッドのウォータージャケット中子などが製作可能となりました。

フランプロセスとフェノールプロセスを使った砂型(鋳型いがた)
砂型の強度は、1BOX毎に測定検査され保証されております。

鋳造用人工骨材の使用によるベーニング欠陥対策技術

これまで、硅砂の積層造形装置では砂型が割れてしまうため鉄鋼材料の鋳造が難しいという問題がありました。鉄鋼材料の鋳造に耐える、割れない砂型を人工砂で作製することで滑らかな鋳肌表面が得られる技術を開発しました。

特許第5249447号

鋳鉄製シリンダーヘッドのウォータジャケット部に発生したベーニング欠陥
鋳鉄製シリンダーヘッドのウォータジャケット部に発生したベーニング欠陥
人工砂の鋳物
人工砂の鋳物
3D積層造型砂型のクリーニングを綺麗にすることで品質の良い鋳物ができます。
短納期でアルミや鋳鋼や鋳鉄の鋳物を造るために3D積層造型砂型を用いています
3D積層造型砂型のクリーニングは、経験豊かな社員の丁寧な作業により命が吹き込まれていきます。

鋳造対応材質

木村鋳造所は、鋳鉄・鋳鋼(ステンレス)など鉄系鋳物・非鉄鋳物素材に強みを発揮し幅広い材質に対応しております。
最先端な技術だけでなく伝統が引き継がれた巧みな技により、鉄に思いが込められていきます。

材 質

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材 質
ねずみ鋳鉄
(片状黒鉛鋳鉄)
ダクタイル鋳鉄
(球状黒鉛鋳鉄)
CV黒鉛鋳鉄 ニレジスト鋳鉄 耐熱鋳鋼 ステンレス鋳鋼 アルミニウム合金
重力鋳造による
FC150
FC200
FC250
FC300
FCD400-18
FCD450-10
FCD500-7
FCD600-3
FCV350
FCV400
FCV450
FCDA-NiCr 20 2
FCDA-NiSiCr 35 5 2
SCH12X
SCH13X
SCH22X
SCH20XNb
SCS6
SCS13
SCS14
SCS18
AC2A,B-F
AC4A,B,C-F
AC4CH-FAC2A, 2B
AC4A, 4B, 4C, 4CH
With -F and -T6
(熱処理T5、T6対応)
大型車両や船舶用ディーゼルエンジンプロトタイプの鋳物も試作可能

鋳鉄

寸法精度 CT7〜9

JIS FC
JIS FCD
JIS FCV

鋳造性が良いため複雑な形でも製作できます。広範な産業分野で使用されており、大小問わず様々な用途・形状の製品について製造実績があります。

エンジン関係、油圧バルブ、デファレンシャルギアケース、ギアケース、ベアリングハウジング、コンプレッサーケース、ブレーキキャリパ ナックルなどの鋳物を製作・試作しました。

ターボチャージャー用鋳物試作、耐熱仕様

耐熱鋳鉄

寸法精度 CT7〜9

JIS FCDA
SiMo FCD
SiMoCr FCD

高温下での使用を目的として合金元素を添加した球状黒鉛鋳鉄です。主に自動車用タービンハウジングの試作を行っています。

タービンハウジング、EXマニホールド、EGRバルブ、ポンプケーシング、排気管、その他ブレーキ部品関係の鋳物を製作・試作しました。

建築用柱梁接合金物試作品

普通鋳鋼

寸法精度 CT8〜10

JIS SC

鋳鉄よりも高い機械的性質が求められる部品に使用される材質です。成分と熱処理の調整により多彩な性能を引き出すことができます。主に建機用部品の試作を行っています。

各種建設機械関係

ターボチャージャー部品、プロトタイプ

耐熱鋳鋼

寸法精度 CT7〜9

JIS SCH

高温環境に耐えるために合金元素を多量に添加した鋳鋼材質です。主に自動車用タービンハウジングの試作を行っています。

乗用車、船舶、レース用タービンハウジングなど

高寸法精度を実現したインペラー鋳鋼試作品

ステンレス鋳鋼

寸法精度 CT8〜10

JIS SCS

耐食性が求められる部品に用いられる鋳鋼材質です。主にステンレスインペラーを製造しています。

ポンプインペラー、圧縮機部品、バルブ関係

高寸法精度を実現したインペラー鋳鋼試作品

アルミニウム合金(AC4C)

寸法精度 CT6-8

JIS AC4C

Al-Si-Mg系のアルミ合金鋳物です。
耐食性に優れ、耐圧性もあります。
熱処理により強度を向上することができます。コンプレッサーハウジングや、パイプ、自動車部品などに使われています。

コンプレッサーハウジング、自動車部品、ポンプ・パイプ関係
(※対応可能重量20kg以下)

機械加工

新たな加工技術への取組

先端プロセス技術センターから生み出される試作開発部品(複雑・高精度鋳物素材)の高付加価値加工に取り組んでいます。
微細で高機能な試作開発部品の機械加工及び測定を実施し、新たな業界のお客様にもワンストップサービス(一貫受注)を提供できる環境づくりに取り組んでいます。

OKUMA製5軸制御立形マシニングセンタ
5軸制御立形マシニングセンタ
MU-5000-V-L
テーブルサイズφ500㎜とし、最大ワーク寸法φ700㎜×H500㎜まで対応します。ターボ部品など高精度部品の5軸加工が可能となっております。
MU-5000-V-L (table size φ500)とMU-6300-V-L (table size φ630)も保有しております。
OKUMA製複合旋盤
複合旋盤
MULTUS B300II (OKUMA)
最大加工径φ630㎜まで対応した複合旋盤により、工程集約されることで、リードタイムを大幅に短縮します。
3次元測定機
3次元測定機
ACCURAII akuiv9/12/8(Carl Zeiss)
X=900㎜ Y=1,200㎜ Z=800㎜までの測定範囲に対応し、機械加工後の精度を確約致します。
表面粗さ・輪郭形状測定器
表面粗さ・輪郭形状測定器
SURFCOM NEX 041 DX-13(ACCRETECH)
粗さ測定、輪郭形状測定、粗さ輪郭統合測定の
3つの機能に対応しており、幅広くお客様ニーズにお応えいたします。

品質管理

初品の成功率を高めるCAEの技術

多くの鋳造方案の実績が集約されたMAGMAソフトで解析することにより、鋳造欠陥を事前に予測対処することができ極めて高い初品成功率が達成されています。形だけの試作品づくりではなく、機能する鋳物試作部品の提供をお約束致します。

MAGMAソフトを使うことで高速モデリングが可能に。3DプリンタとCAEも合わせて活用
複数のMAGMAソフトにおいて高速・高精度な鋳造CAE解析を実施し、成功率を高めます。
複雑鋳物、難易度の高い製品では 特に重要な工程となります。
シミュレーションソフトによる温度と湯流れの様子
湯流れ 温度
MAGMAソフトによる液相と凝固の様子
凝固 液相
シミュレーションソフトによる引け巣の確認
引け巣
MAGMAソフトによる湯流れのトレーサー
湯流れ トレーサー

製品検査

製品検査は、各種機械的特性計測器、非破壊検査に加えて3D光学式非接触寸法検査装置(ATOS core GOM)、レーザースキャナ(Hexagon)、またCTスキャナ(YXLON)による断層撮影検査を実施し、補給パーツの要求品質にも対応します。

寸法検査

・ATOScore(GOM)
光学3D測定機、「ATOS 3Dスキャナ」は製品全体形状を高密度な点群データやポリゴンメッシュデータとして取得し、基となる3Dデータと出来上がった素材との誤差を測定し、お客様に精度情報を提供しております。
コラム・ポンプ・コンプレッサーなどの鋳物・鋳鉄をATOSで寸法測定します
・Laser Scanner(Hexagon)
素早く正確な移動式レーザースキャナは測定の難しいサーフェースでも高速での3D点群測定を可能にします。弊社ではフレキシブルレーザースキャナとして有効活用しております。
Hexagonで3D測定を行い寸法測定をすることが出来ます

製品内部品質検査

・Y.CT Compact YXLON CT検査システム

システムの機能
Y.CT Compactは、自動車や航空宇宙の鋳造部品の検査に最適です。
・重金属鋳造部品
・スチール/アルミニウム部品
・シリンダーヘッド、エンジンブロック、トランスミッションハウジング
・高密度の歴史的/考古学的遺物
・大型の地質資料

テクニカルデータ
タービンハウジングのCTによる各断面内部欠陥調査
サンプルの直径:600×820㎜
最大サンプル重量:50kg
X線管:Y.TU450-D11
CTスキャン時間(最短):最大15秒/スライス
ボクセルサイズ:70μm
検査モード:ファンビームCT
マニプレータ:3軸(可変倍率)
検出器のタイプ:YXLON CTScan 3-0780ライセンサー
X線最大出力:450kv

Y.CT Compact YXLON CT検査システムも保有しているのでさまざな検査が可能です さまざななテクニカルデータで分析結果をご提出可能です

各種検査

採湯TPによる注湯前発光分光成分分析装置
採湯TPによる注湯前発光分光成分分析装置で分析が可能です
溶湯30元素合格可否判定
試験機から出てきた溶湯30元素合格可否判定結果
切断試験写真 事例1
試作のアルミ鋳物の切断試験写真
切断試験写真 事例2
鋳鉄の試作鋳物の切断試験写真
耐圧試験写真 1
アルミ鋳物、鋳鉄鋳物、鋳鋼鋳物の試作品の耐圧試験
耐圧試験写真 2
アルミ・鋳鉄・鋳鋼の試作鋳物の耐圧試験

不適合品を作らない、流出させないという強い意識のもと、各種厳格な検査が行なわれています。材料試験として、成分・引張強さ・硬さの検査成績表を提出致します。

生産実績

2013年より始まった、3Dプリンターでの直接砂型積層造型による超短納期試作開発鋳造品の生産は、年を重ねるごとに多くのお客様より信用を賜り、直近実績と致しまして、7,094pcsを生産することができました。内訳と致しましては、鋳鉄系が80.7%、鋳鋼系が19.3%となっております。これからも丁寧で巧みな仕事を行い、産業基盤を支える素形材を世界に提供し絶えず社会に貢献していきます。

材質別生産量の推移(製造製品数)、Niresist、SiMo FCD、SCH、FC、FCV、FCD、SCS
球場黒鉛鋳鉄、片状黒鉛鋳鉄、耐熱鋳鋼、ハイシリコン鋳鉄、二レジスト鋳鉄、CV黒鉛鋳鉄、普通鋳鋼、ステンレス鋳鋼、アルミ