試作生産にアルミ加工が最適な理由：9つのメリット

投稿日：2018年11月6日 | 執筆：Candy、WayKenマーケティングマネージャー

アイデアが固まり最終製品版が決まったら、各パーツの材料と製造方法を選定します。近年のトレンドは、金属デバイスの試作にアルミ合金を採用することです。アルミ合金には明確な利点が多く、加工技術も成熟しています。試作にアルミ加工を選ぶべき理由を解説します。

卓越した切削性

切削性とは、特定金属の加工効率を示す指標です。対象材料の切削速度を基準材料（通常は快削炭素鋼）で割って求めます。アルミ合金と1212鋼を比較すると360%、つまりアルミは鋼の3.6倍の速度で切削可能です。鋼の方が強靭ですが、試作では加工時間の短縮が優先されます。多少の耐久性を犠牲にしても、サンプルを早く入手できます。

アルミ合金は幅広い加工技術に対応します。導電性があるため電気化学処理やメッキも可能です。アルミ加工会社がよく用いるのは、CNC旋削、CNCフライス、研削、研磨、ホーニング、穴あけ・タップ、放電加工（EDM）、電気化学加工、スロッティングなどです。これらを組み合わせれば、ほぼあらゆる複雑形状・精度のパーツが製作できます。

高精度と優れた表面仕上げ

カスタムアルミ加工はCNC加工ベースであり、「CNCアルミ」と呼ばれます。溶融・凝固を伴う鋳造などと異なり、熱変形が避けられます。CNC加工は最良の表面粗さと公差を実現し、研磨追加で鏡面仕上げも可能です。アルミ切削の最高公差はIT8-7、表面粗さはRa 1.25μmまで達成できます。

鋳造と成形の容易さ

アルミ合金は鋳造性に優れます。マスターモデルがあれば、砂型鋳造で少量生産が容易です。収縮が微小で流動性が高いため、微細なディテールまで金属が行き渡り、凝固収縮による誤差も最小限です。10個以上のロットで材料ロスを大幅削減できます。

成形も選択肢の一つです。アルミは可塑性が高く、加熱すればハンマーで目的形状に鍛造できます。現代ではダイカストによる量産が主流ですが、専用金型なしで形状変更可能な柔軟な工具・設備も存在します。ボーナスとして、成形ブランクは標準材より高強度になります。

耐食性

アルミ加工業者は合金の耐食性を活用できます。腐食対策が必須の案件でも、アルミを選べば追加対策不要です。表面に微細な酸化皮膜が自然形成され、外部有害物質から守ります。メッキや塗装なしで錆びず、さらにコーティングすればほぼ完全に腐食を防げます。

優れた強度重量比

アルミ合金は鋼の約1/3の軽さで、航空宇宙産業で多用されます。軽量ながら多くの合金は鋼並みの強度を実現しています。重量が重要な製品（携帯デバイス、航空機など）では、試作だけでなく最終製品にもアルミ合金を検討すべきです。

非磁性合金

アルミ合金は磁石に反応しません。磁界耐性が機能要件の場合に重要です。他にも非磁性合金はありますが、アルミは最も安価で高強度な選択肢の一つです。デバイス筐体や磁化されたくない治具に最適です。

医療用途

あまり知られていませんが、一部アルミ合金は医療用途に適しています。例えば6063、6061、3003合金は人体組織と適合性があります。生体適合性金属の選択肢は限られ、アルミ合金は手頃なオプションです。チタンは機械加工性が悪い一方、アルミ加工は効率的かつ容易です。

優れた導電性

配線や電気部品には銅が一般的ですが、銅は軟らかく高価で耐食性が劣ります。アルミはこれらの欠点を克服しつつ、銅並みの導電性を持ちます。複雑な電極製作が必要な電気デバイス試作に、アルミ加工は有力な選択肢です。

リサイクル性

現代産業はエコ・サステナブルを重視し、プラスチックはデフォルトではなくなりました。製品寿命後のプラスチック廃棄・リサイクルは複雑で高コストです。焼却や埋立も望ましくありません。メーカーはグリーンな材料を求めています。

アルミ合金はこのトレンドに完全適合します。完全リサイクル可能で、溶解再利用でほぼ廃棄物ゼロです。さらに、試作・少量生産で出る切り屑を売却すれば加工コストの一部を回収できます。