5G：精密加工でスマートデバイスに革命を

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投稿日：2019年4月1日 | 執筆：Kenzi、WayKenラピッドマニュファクチャリング

5Gが到来し、完全に接続されたインテリジェントな世界の構築が、継続的イノベーションをリードする最新の接続技術となりました。未来の世界は、誰もが関わるデジタル世界になります。世界有数の5G技術企業であるHuaweiは、2019年バルセロナのモバイルワールドコングレスに「デジタルビレッジ」をテーマに出展し、5Gのアイデア、インテリジェンスを伝え、接続されたスマートワールドの課題を探りました。

世界が5Gをどう推進するか

「Sunriseの5Gは非常に順調に進んでおり、スイス初の5Gリーダーとして、3月に商用5Gを開始し、国内150都市以上をカバーする予定です」とSunrise CEOのOlaf Swantee氏はHuawei Day0 Forum 2019で述べました。

Monaco Telecom CEOのMartin Peronnet氏は、Huaweiフランス代表事務所とMoUを締結し、「スマートネーション」の計画プロセスを改善し、モナコの5Gスマートネーション構築を目指します。

XL AxiataがHuaweiと提携し、東南アジア初の5G対応シンプルベアラネットワークを構築。インドネシア全土をカバーし、個人、家庭、企業ビジネスを支援、最高のネットワーク体験を提供し、デジタル世界への移行を促進します。

なぜ5Gのために設備を再構築する必要があるのか

新しい5Gの10Gbpsダウンロード速度に対し、従来のWi-Fiでは対応できません。現在の4Gは1Gbpsダウンロード速度で、一部は10Gbpsに達しますが、個人ユーザーが10Gbpsを必要とすれば、現在の4Gでは1ユーザー分しか賄えません。したがって、現在の設備では5G要件を満たせず、全て再構築が必要です。機械室も不十分で、同様に再構築が必要です。

これらの設備と機械室の再構築には、多くの産業用部品の再設計とテストが必要で、プロトタイピング段階から量産まで長い開発プロセスを要します。多くの精密加工金属部品が関わります。例えば、シートメタル鋼カバー、異なる仕上げ（粉体塗装など）のアルミニウムカバーなどです。

5G設備向けシートメタル加工

シートメタルには、レーザー切断、曲げ加工、リブ設計のためのワイヤーカットがあります。異なる曲げ工具で様々な部品形状を加工できます。

ストレート工具は、アンダーカットのない周囲構造の加工に使用。近くにディテールがある場合は工具選定の再考が必要です。

アンダーカットがある場合は別の曲げ工具で対応。スモールカーブ工具、それでも大きすぎる場合はビッグカーブ工具、障害物がある場合はシャープ工具を使用します。

曲げ加工は非常に重要な技術です。プロセスを適切に制御できれば、精密加工曲げプロセスは部品品質に影響を与えません。制御できなければ公差が大きくなり、部品に変形問題が生じます。

交換用スマートデバイスのCNCアルミニウム外装ケース

CNC加工における精密加工には、ワイヤーカットとEDM（放電加工）の2つの主要プロセスが関わります。

ワイヤーカットでは、ほぼあらゆる部品を単一のワイヤーカットで製造可能。アルミニウム、銅からグラファイトまでの導電性材料を電気火花で切断。EDM技術により、非常に繊細な部品を極めて高い切削速度で、最高精度で製造できます。単一工具のみ必要なため、フライス、旋削、研削、旋盤、ブローチ加工の代替として低コストで利用可能。さらに、多目的EDMを用いれば、無人運転を含む幅広いプロセスを実現できます。

金属アンダーカットのEDM加工：プラスチック部品と異なり、金属は分割して接着するのが困難なため、金属部品では溶接やEDMでアンダーカットを加工するのが一般的。真鍮工具で放電加工により材料を除去しますが、EDMプロセス全体を完了するには非常に遅いプロセスです。

放電加工は精密CNC加工で見られる多くの問題を解決します。硬度の問題です。従来プロセスでは、金属ワークは特殊な硬化工具鋼で作られ、切削を容易にするため焼鈍（軟らかい状態）で加工されます。

作動油が劣化すると、不安定放電のリスクが増大します。制御エレクトロニクスで一定程度リスクを補償できますが、唯一の真の解決策は、清浄な作動油を切削ゾーンに継続的に送り込み、フラッシングし続けることです。流体中の導電性粒子が多いほど、スパークギャップ内の安定した電気閾値の維持が困難になります。

化粧カバーとして使用される一部の金属ケースは、EDM後の表面品質により注意を払います。放電プロセス後、表面は粗く黒ずみます。表面が大きくサンディング可能であれば、メーカーは表面を処理して良好な外観品質を確保します。

屋外使用部品には、寿命向上のための後処理があります。例えば、アルマイトと粉体塗装。アルマイトは硬質アルマイトにケミカルフィルムと封孔処理を追加可能。粉体塗装は、数年〜数十年屋外で使用される部品専用の屋外用粉体塗装を選択可能。これら両処理は加工痕を隠し、より良い外観を得るのに役立ちます。

世界は動き、イノベーションは止まりません。加工技術も加工方法と仕様を改善し続ける必要があります。全ての設計者のアイデアを叶え、利益をもたらす真の精密加工に到達するには、まだ長い道のりがあります。もしいつか、設計者が加工中に妥協するステップがなくなれば、それが真に自動化されインテリジェントな世界でしょう。

モバイル5Gが予期せぬイノベーションの次の波を巻き起こすと信じています。5Gは次世代モバイルブロードバンドであり、最終的に4G LTE接続を置き換えるか、少なくとも拡張します。5Gでは、指数関数的に高速なダウンロードとアップロード速度を実現。デバイス間の無線通信にかかる時間であるレイテンシも劇的に減少します。