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プロジェクトの基本情報

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2017年3月24日更新

インクジェット式3Dプリンタによる
ダイレクト鋳型の製造
24時間以内、鋳物製造1週間以内の短納期を実現

有限会社 小松鋳型製作所

プロジェクト名 耐震型水道部品及び高耐食性給水ポンプ部品の迅速製造技術の開発
対象となる川下分野 自動車、エネルギー、環境、産業機械
川下企業におけるニーズの対応 効率化(生産性・作業性の向上など)
環境配慮(不純物の除去や無害化、廃棄物削減、 CO2削減など)
低コスト化(ランニングコスト低減、ロス削減、 省力化など)
短納期化(リードタイム、工程の短縮など)
上記ニーズに対する具体的な数値 従来技術に比べ、鋳物製造期間が1/3以下に短縮
事業実施年度 平成23年度~平成24年度
事業化状況 補完研究中(完成に向けて現在研究中)
対象としている素材 アルミ、銅、鋳鉄、鋳鋼、ステンレス

プロジェクトの詳細

プロジェクトに至った背景・経緯
海水淡水化プラントや上下水道の配管構造体の製造販売を行う川下企業では、ポンプや部品の開発を行う上で、設計変更に柔軟に対応した試作品の短納期提供が求められている。これには3Dプリンタを用いた迅速造型法が有効だが、機械が高価で、試作品のコストが高いといった課題があり、コストを抑えた開発が急務である。また、中小鋳造企業においては、鉛フリー銅合金や2相ステンレス鋳鋼材料への対応が求められており、製造最適条件の確立や部品の鋳造欠陥を減少させる高度な製造方法の開発が迫られている。
研究開発のポイント
一般的に、鋳型を作る技術は、製品の設計データから木型を機械加工で製作した後、砂型へ反転して造型される。また木型は、上型・下型・中子・巾木等の複数の型で構成されているため、2~6週間の製作期間を要する。一方、従来からの3Dプリンタ型造型技術では、迅速に型を製造できるが造型機が高価であるため、製造コストが高いという課題がある。そのため、この度、低コストのインクジェット式3Dプリンタで高融点金属を鋳造できる鋳型を開発した。これにより設備コストを抑え、短納期・低コストに対応した鋳造プロセスが実現できる。

研究開発の具体的な成果
インクジェット式3Dプリンタで造型する鋳型材では、セメントバインダと人工砂の配合を検討し、ガス欠陥を最小とする無機材料粉体を開発した。また、含浸処理と焼成条件の検討から強度と表面粗さを向上させた。この実績により、鋳型の分割製造が可能となり、大物サイズの鋳型にも対応できた。また、水道部品やポンプ部品等の複雑形状品を鉛フリー銅合金や2相ステンレス鋳鋼で製作したところ、実用化レベルに至った。これにより、従来の木型から砂型を製作する手法に比べ、半分以下の期間で製造することができるようになった。

利用イメージ、今後の活用が見込める分野・製品等
海水・淡水等で利用される複雑に入り組んだ形状の羽根を持つ試作用のインぺラや、水環境へ配慮した水道部品の試作品。また、複雑な冷却水路を有する自動車部品成型用の金型や医薬品容器用の金型、プレゼンテーションや展示会向きに製作されるロボット用部品や試作等

事業化への取り組み

知財・広報活動 ・インクジェット式3Dプリンタ用高耐熱鋳型造型用材料の特許を平成23年4月に取得(特許 第4722988号取得)
・同改良特許を平成25年7月に取得(特許 第5318301号取得)
現在、上記特許を韓国・中国へ国際特許出願済
・平成25年10月に鋳造工学会の全国講演会で2件発表
・地元新聞・雑誌等に掲載
今後の見通し エネルギー効率を上げるための複雑な羽根形状を持つインぺラの製造や水道部品はもちろんのこと、複雑な冷却水路を有する金型や早急の試作品、大学等と連携した研究開発品の製造等に取り組んでいく。
当初の目標を踏まえた
上での達成度や
新たな課題
1年目のサンプル出荷により、川下産業から様々な意見をいただき、2年目の目標を達成するために新たな課題が見えてきた。
課題1:鋳型の崩壊性の確保と強度の向上
課題2:原材料の粉体のリサイクルや経年変化への対応

研究開発の体制

事業管理機関 財団法人 石川県産業創出支援機構
法認定事業者 有限会社 小松鋳型製作所、株式会社 羽田合金、高級鋳鋼 株式会社
研究実施機関 有限会社 小松鋳型製作所、株式会社 羽田合金、高級鋳鋼 株式会社、石川県工業試験場

PRコメント

弊社は、鋳物用中子の製造企業として、一歩先を行く技術革新をモットーに、品質向上や技術改良等の開発に努め、50年以上の経験を積み重ねて参りました。日本のものづくりが見直されている今、日本古来の伝統とこだわりの精神に3Dプリンタを融合させ、新たな技術革新へ邁進しております。今までは難しいとされていた形状やコストがかかるからと諦めていた製品の成功に向けて、この度の開発技術と弊社の熱意で皆様のお手伝いができることを願っております。
アルミからステンレスまで、量産前の試作や、短納期の小ロット部品等、いろいろなご要望にお応え出来るよう、これからも精進を重ねていく所存です。よろしくお願い致します。

事業の参考となるサイト

小松鋳型製作所ホームページ(TOPページ): http://www.k-igata.co.jp/
小松鋳型製作所ホームページ(ダイレクト鋳造ページ): http://www.k-igata.co.jp/chuzou/
石川県産業創出支援機構 バーチャル工業団地、DGnet(デジネット): http://www.isico.or.jp/virtual/komatsu-i
youtube: http://youtu.be/2CqUYD_OE3A
<サポイン協同実施事業者>株式会社 羽田合金: http://www.hatagoukin.co.jp/
<サポイン協同実施事業者>高級鋳鋼 株式会社: http://www.koukyutyukou.com/
石川県産業創出支援機構 バーチャル工業団地、DGnet(デジネット): http://www.isico.or.jp/dgnet/company/10666
成果報告書概要版: http://www.chubu.meti.go.jp/c33sapoin/seika/23fy1/6.pdf

企業情報

社名 有限会社 小松鋳型製作所
(法人番号:7220002010571)
所在地 〒923-0976 石川県小松市矢田新町へ39-1
電話番号 0761-43-0826
社員数 13名 (男性  7名、女性  6名)
資本金 900万円
業種 窯業・土石製品製造業
事業内容 工作機械・自動車などの鋳物用中子の製造、3Dプリンタで作る鋳型と鋳物製造、オリジナル焼き型製造
URL http://www.k-igata.co.jp
保有する生産設備と
スペック
中子製造用シェルマシーン、インクジェット式3Dプリンタ、三次元スキャナ、焼成炉
生産拠点エリア 国内 所在地:石川県小松市
海外生産対応 不可
主要な取引先 津田駒工業 株式会社、石川可鍛製鉄 株式会社、等
本プロジェクトに
関する問い合わせ先
部署名
RP事業部

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