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プロジェクトの基本情報

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2019年3月18日更新

低コスト、高精度、高品質の高い生産性と、作業環境を大幅に改善するシェルモールド法に代わる新しい鋳型造型法

株式会社 前田シェルサービス

プロジェクト名 過熱蒸気による鋳型造型プロセスの開発
対象となる川下分野 自動車
川下企業におけるニーズの対応 高機能化(精度・性能の向上など)
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)
上記ニーズに対する具体的な数値 鋳型生産時間を30%短縮。鋳型生産エネルギーを30%削減。
事業実施年度 平成18年度~平成20年度
事業化状況 事業化済み(すでに販売実績あり)
対象としている素材 鋳鋼、鋳鉄、アルミ合金

プロジェクトの詳細

プロジェクトに至った背景・経緯
自動車産業の国際競争力を向上させるため、製品コストの低減要求や、悪臭・高熱作業環境の改善ニーズがあり、シェルモールド法に代わる新しい中子造型プロセスの開発が求められた。鋳物の薄肉軽量化、高精度化のため、中子鋳型の寸法精度の向上や複雑形状鋳型の一体成形、鋳型に起因する「ガス欠陥」などの鋳造欠陥の大幅低減など、鋳物の品質保持と良品率向上によるコスト低減や鋳型成形時の悪臭問題・高温環境等の作業環境の改善が強く求められた。
研究開発のポイント
シェル中子造型鋳型砂(RCS)に使用している粘結剤は主にノボラック型フェノール樹脂で硬化剤のヘキサミンが必要である。硬化剤が熱分解する際、発生する有視煙及び悪臭の削減が目的。
鋳型を造型するとき、金型からの伝導伝熱だけで鋳型を造型するのに対し、型温と造型型に直接過熱蒸気を吹き込む加熱方式をとることにより造型時間の短縮を図る。
これらを効率的に組合せることによりシェルモールド法の弱点を克服し競争力強化を図る。
研究開発の具体的な成果
低温で硬化する粘結剤とそれに適した鋳型材料の開発研究を行い、鋳型材料の量産化が可能になった。また、HSBプロセスの鋳型材料の試験方法が確立できた。
鋳型造型を多種多様な条件で繰り返すことにより
・シェルモ-ルド法に比べ低い金型温度となり型反りがなく鋳型品質が向上する。
・低臭気で作業環境が改善される。
・直接加熱(通気)により生産性の向上が図られる。
・鋳型内部の未焼成部位がなくなり鋳造時のガス欠陥の改善が確認できた。
利用イメージ、今後の活用が見込める分野・製品等
コールドボックス法以外の造型法では、造型が難しいとされる大型の鋳型の造型が可能になる。また、作業環境の改善ができる。
型材として樹脂(光造形含む)を使用できるため、自動車鋳物製品の開発でネック工程となる金型製作が簡略化でき開発期間の短縮が期待される。

事業化への取り組み

事業化状況、規模 A社で造型装置を導入済み。鋳鋼用鋳型の造型を開始し、注湯から鋳物の加工まで月100トンのRCSを使用。B社で導入を検討中で、鋳型の造型は100トン以上の見込み。D,E社実験設備を見学。
A社での実験プラントの導入は、実用化として初めての取組みであり、実験プラントにて鋳造品を作ることにより、生産性、歩留まり向上、作業環境の改善等の実証データ取りを基に、本格的な事業化への展開に結び付けていきたい。鋳造部門で実績ができ、生産規模はまだ小さいが、この実績を契機に各メーカーが検討を始めたことは大いに期待が高まっている。
事業化による効果 生産性や歩留りの向上が図れ、さらに作業環境の改善(臭気の低減)が認められた。このことから作業者や、周辺住民に対し、やさしい職場となるものと確信している。
最近、各鋳造メーカーがこの造形システムに着目をしはじめ、導入した会社のその後の動向を注目するようになり、また同業他社の話題に上がることが多くなった。これにより、導入が加速されるものと考えられる。
知財・広報活動 ・鋳造工学会で研究成果の一部を発表
・ジャパンブランドの取得
今後の見通し 経済情勢が好景気になるとの仮定ではあるが、シェルモールド法に代わる新しい鋳型造型システムとして普及が期待される。
現在のユーザーの要求事項の一つ「環境にやさしい」にマッチングした鋳型造型法であるため、将来的にはシェルモールド法にとってかわるものとなる可能性があると考えている。
当初の目標を踏まえた
上での達成度や
新たな課題
達成度は約80%、課題としては造型機のコンパクト化とコスト低減。併せてエネルギー効率の向上。
川下産業からの引き合い状況
(件数等、内容)
造型の見学は5、6社あり、生産設備の構築を検討中が2社あり、その内1社は2013年度で導入済み。

研究開発の体制

事業管理機関 公益財団法人 中部科学技術センター
法認定事業者 株式会社前田シェルサービス
リグナイト株式会社
株式会社前田技研
研究実施機関 株式会社前田シェルサービス
リグナイト株式会社
株式会社前田技研
新東工業株式会社

PRコメント

現状のシェルモ-ルド中子造型法は、樹脂をコ-ティングしたレジンコ-テッドサンドを300℃に加熱した金型の中で硬化させる造型法ですが、砂の熱伝導率が低いため造型時間が60秒以上と長く掛かり、また造型時に発生するフェノ-ル、ホルムアルデヒド、尿素、アミン、フルフリルアルコール、イソシアネ-ト、硫化物等の臭気をもつガスで作業者の健康を害する問題点があるため、工場の立地条件や労働条件の改善が望まれています。
その他にも、現状のシェルモ-ルド法では300℃の高温金型を使用し造型するために、製品寸法の維持が困難で、しかも金型の歪や劣化を起こしやすく、ヒ-タ-内臓構造のため高価になる問題点があり、メンテナンスに手間が必要です。一方、過熱蒸気による中子造型では、過熱蒸気を鋳型材料に直接通気させるため、金型温度は150℃~200℃と低温で金型の歪も少なく、中子の寸法精度も維持されます。さらに、臭気をもつガス発生量も新しい鋳型材料の開発と蒸気通気により大幅に改善されます。

企業情報

社名 株式会社 前田シェルサービス
(法人番号:1180301001942)
所在地 〒444-3595 愛知県岡崎市池金町字金山76番地4
電話番号 0564-48-2411
社員数 55名 (男性  42名、女性  13名)
資本金 4,996万円
業種 はん用機械器具製造業
事業内容 産業用エアフィルター製造、ウレタン製品製造
URL http://www.maedauni.co.jp
保有する生産設備と
スペック
各種シェルマシン、各種ウレタン重合機、各種射出成型機、各種炭素繊維生産機械、5軸加工機、ウォータージェット加工機、 各種測定器、他
生産拠点エリア 国内 所在地:愛知県岡崎市池金町字金山76番地4
海外生産対応 不可
主要な取引先 株式会社 豊田自動織機、アイシン高丘 株式会社、新東工業 株式会社
本プロジェクトに
関する問い合わせ先
部署名
製造部

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