ダイカスト完全解説：プロセス・材料・用途・コストを網羅

ダイカストプロセスは、亜鉛やアルミニウムなど低融点金属をダイカスト金型に注入し、冷却させるプロセスです。融点によって2つの異なるメカニズム（ホットチェンバーとコールドチェンバー鋳造）で行われ、シンプルから複雑な板金部品の製造に適しています。

このプロセスは独自のアプローチを持ち、消費者向けおよび産業用製品の製造に使われる多くの金属部品の製造を担っています。しかし、プロセスを使用するか、こうしたサービスを提供する企業にアウトソースする前に、それについて精通した知識を得るべきです。したがって、本記事ではダイカストの歴史、メカニズム、ダイカストプロセスのメリット・デメリットを紹介します。

ダイカストとは

ダイカストは、低融点金属を溶かし、既製の金型（ダイカスト金型）に注入するプロセスです。金型やツールは、CNC加工などの製造プロセスを用いて単一プロジェクト向けに鋼から製作されます。その結果、ダイカストで製造される板金部品は高精度、高精密、高再現性を持ちます。

製造業におけるダイカストの歴史

ダイカストは1800年代まで遡り、印刷業界で重要な技術でした。1849年、スターゲスが手動操作のダイカストマシンを印刷用に製作し、さまざまな複雑形状の製作をより精密、創造的、持続的にしました。1855年、オットー・マーゲンターラーがリンタイプマシンを発明し、その優れた効率で出版業界の重要部分となりました。

19世紀にダイカストマシンの需要がその利点により増大し、ダイカストは多くの業界で普及しました。この時期、技術進歩がありました。例えば、アルミニウムがより高品質なため錫と鉛に取って代わられました。また、元々の低圧注入ダイカストプロセスが高圧鋳造法へ変わりました。

Grand View Researchによると、ダイカスト業界は2016年時点で低コスト生産率と一貫性により、世界シェアの49.7%を占めています。

ダイカストプロセスの種類

工業的に使用される2つのダイカストプロセスは、ホットチェンバーとコールドチェンバーダイカストです。それぞれ特徴があり、異なるシナリオで適用されます。以下に2つのプロセスの内容を示します。

ホットチェンバーダイカスト

ホットチェンバーダイカストプロセスは、亜鉛、錫、鉛、マグネシウム合金など低融点材料の加工に最適です。ポンプが直接金属と接触するため、高融点合金には不向きです（ポンプが損傷するため）。溶湯を溶かし、油圧システムからの圧力でダイに注入します。

コールドチェンバーダイカスト

コールドチェンバーダイカストは、アルミニウムなど高融点材料の加工に最適です。材料溶解に必要な高温がポンプシステムを損傷する可能性があるため、このプロセスが適しています。

プロセスは、溶湯をコールドチェンバーにレードルで移し、そこからダイへ注入します。コールドチェンバープロセスで使用される油圧システムはホットチェンバープロセスと似ています。しかし、2,000〜20,000 psiのより大きな圧力を必要とする場合があります。

ダイカストプロセスの手順

ホットチェンバーでもコールドチェンバーでも、標準プロセスは溶湯を高圧でダイ金型に注入することです。以下にダイカストプロセスの詳細手順を示します：

・クランピング（型締め）

ダイカストの最初のステップはクランピングです。しかしその前に、ダイを清掃して不純物を除去し、スムーズな注入と凝固品取り出しのために潤滑します。清掃・潤滑後、高圧でダイをクランプ・閉鎖します。

・インジェクション（注入）

注入したい金属を溶かし、ショットチェンバーに注ぎます。手順は使用プロセスにより異なります。例えば、コールドチェンバーダイカストではショットチェンバーは冷たい状態、ホットチェンバーダイカストでは熱い状態です。その後、油圧システムで生成される高圧で金属をダイに注入します。

・冷却

クランプ状態で、金属を冷却して凝固させます。凝固材料は金型設計と類似の形状になります。

・排出

ダイ金型をアンクランプ後、排出機構が凝固鋳造品をダイから押し出します。最終製品排出前に適切な凝固を確認してください。

・トリミング（バリ取り）

最終ステップで、完成品のスプルーとランナーにある余分な金属を除去します。トリミングはトリミングダイ、ノコギリ、その他手順で実現可能です。除去された金属部品はリサイクル可能で、プロセスで再利用できます。

ダイカスト合金

ダイカストで使用されるほとんどの合金は非鉄系で、強力な機械的特性を持ちます。非鉄系であることが、強力な機械的特性と合致する低融点の理由です。必要な特性タイプは加工材料によります。したがって、材料選択に制限はありません。しかし、以下に一般的な人気合金を示します：

・アルミニウム合金

アルミニウム合金は独自の特性を持ち、幅広い製品製造に適用可能です。一方で、アルミニウム合金380.0は独自の特性によりダイカストで最も一般的な材料です。その他にはアルミニウム合金360、390、413があります。アルミニウム合金が選ばれる理由：

• 高使用温度
• 優れた耐食性
• 軽量
• 非常に良い強度と硬度
• 優れた剛性と強度重量比
• 優れたEMIおよびRFIシールド特性
• 優れた熱伝導率
• 高い電気伝導率
• 良好な仕上げ特性
• 完全リサイクル可能
• 全ダイカスト合金中で最高使用温度に耐える
• 耐食性
• 薄肉でも高い寸法安定性を維持

・亜鉛合金

亜鉛合金は驚異的な強度、靭性、剛性、性能、コスト効率を持ちます。その結果、ダイカストプロセスの重要部分を占め、アルミニウム、マグネシウム、青銅など他合金と匹敵・超える特性を持ちます。

多くの亜鉛合金が使用可能です。しかし、一般的なダイカスト亜鉛材料はZamak #2、#3、#5、#7、ZA8、ZA27で、以下の特性で知られます：

• 鋳造性向上
• サイクルタイム短縮
• 金型寿命延長
• 理想的な機械的特性

・マグネシウム合金

マグネシウムもダイカスト用材料です。多くの合金がありますが、最も一般的なのはAZ91Dで、靭性、耐久性、軽量、良好な鋳造性で知られます。鋼より75%軽く、アルミニウムより33%軽量で強度損失なし。多くの愛好家は、複雑な鋳造でタイトな公差に適し、耐食性が優れているためマグネシウムを好みます。

・その他の合金

ダイカスト部品製造に適したその他合金には、青銅、真鍮、鉛、錫があります。

• 錫は高流動性のためダイカストで最初に使用された材料です。低融点で、金型への摩耗がほぼありません。
• 青銅（ホワイトブロンズ）はジュエリー業界で使用される適切なダイカスト材料です。ホワイトゴールドやステンレス合金と類似色ですが、低融点のためダイカストに適しています。

ダイカスト部品の表面仕上げオプション

ダイカスト品は耐久性、保護、美観効果を促進する良好な表面仕上げを持つ必要があります。ダイカスト部品にはさまざまな仕上げオプションがあります。ただし、選択は鋳造部品サイズと使用合金に基づきます。

塗装

塗装は多くの材料に理想的な最も一般的な表面仕上げ技術です。さらなる保護や美観目的に使用できます。

プロセスは、使用金属に特別な配慮をしてラッカー、塗料、エナメルを塗布します。追加前に金属表面を清掃し、油などの不純物を除去します（これは密着性向上にも役立ちます）。下塗り（プライマー）、本塗りを施します。

粉体塗装

粉体塗装は、ダイカスト部品に使用できるもう一つの一般的な装飾仕上げです。帯電粒子をダイカスト部品表面に付着させます。このプロセスはダイカスト表面の微細な欠陥を隠蔽し、厚み制御が良く均一であるため理想的です。結果として製品は耐久性、硬度、高耐食性、耐傷性を獲得します。粉体塗装は有害有毒物質を生成しないため環境に優しいです。

アンティーク仕上げ

この表面仕上げ技術は鋳造品にアンティークな外観を与え、主に亜鉛鋳造に適用されます。鋳造品を銅やその他合金で電気メッキし、硫化銅などの着色成分で覆います。鋳造品をレリーフ（着色層の一部を除去して下地の銅層を露出）し、変色防止処理を施します。

セラミックコーティング

セラミックコーティングは装飾プロセスで、セラミックを溶液形態で部品外部に添加します。プロセスは陽極酸化に類似した薄層を生成します。したがって、適用前の表面準備手順が重要です。

メッキ

メッキは無電解または電気メッキプロセスで、ダイカスト仕上げに適した安価な方法です。セラミックコーティングと同様、仕上げ層が薄いため、使用前に表面準備手順が必要です。

無電解メッキは電気代わりに化学薬品でダイカスト部品をメッキします。ダイカスト部品を還元性化学薬品に浸漬します。他の鉱物で触媒されると、化学薬品がダイカストに堆積します。電気メッキは似ていますが、鉱物触媒ではなく電解質に電流を流すことで触媒されます。両方法は美観目的に最適です。一部の板金愛好家は部品導電性向上にも使用します。

ダイカスト部品の用途

ダイカストプロセスは、真にユニークで高機能なさまざまな部品・コンポーネントの作成に適用可能です。以下にプロセスのいくつかの用途を示します：

消費者向け・産業用製品の製造

プロセスは、シンク水栓、コンプレッサーピストン、コネクティングロッド、ヒートシンクなどの消費者製品製造に適しています。

自動車製品の製造

プロセスは、ギア、シリンダー、小型エンジン、グラッドハンド、トランスファーケース、車両適用のより具体的部品製造に使用されます。

航空宇宙部品の製造

ダイカストは、航空宇宙業界の高品質基準を満たす軽量かつ優れた金属コンポーネントを製造するコスト効率の良いソリューションです。

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ダイカストプロセスのメリット

ダイカストは、低コスト生産と操作容易性により重要な金属加工方法です。しかし、プロセス使用には他のメリットもあります。ダイカストプロセスのメリットは以下の通り：

• 複雑な部品の作成が可能
• 組立不要で複数部品の製造が可能
• 労働コスト削減
• 可変壁厚
• タイトな公差
• 高速生産サイクルタイム
• リサイクル可能な材料選択

ダイカストプロセスのデメリット

• 高融点金属に不向き
• 大型板金部品に不向き
• 高い金型コスト
• 長いリードタイム

ダイカストコストに影響する要因

一般的にダイカストは低コスト生産です。しかし、コストはいくつかの要因に依存します。以下は、ダイカストプロジェクトのコスト面からの最適化に考慮できる要因です：

・材料選定

選択する材料タイプはダイカストコストに大きな役割を果たします。一部材料は価値が高価です。また、ダイカスト材料価格は一般的に上昇傾向にあります。

・製造コスト

製造コストは3つの重要因子に依存します：ツーリングコストとダイカストコスト。使用製造プロセス、技術的アプローチ、金型製造プロセス、メンテナンスにより、ツーリングコストは高くなり得ます。

・金型コスト

金型コストは使用製造プロセスに依存します。例えばCNC加工使用時、プロセスの能力と利点が高い金型コストに寄与します。

・二次加工コスト

トリミングなどの二次加工もダイカストコストに影響します。したがって、二次加工コストの範囲、効率、効果がコストに重要です。

・仕上げコスト

仕上げコストも使用仕上げ方法に依存します。例えば、電気メッキなどの方法は塗装と比較して高い仕上げコストになります。

RapidDirect：ダイカストサービス

ダイカストは、低コスト生産と効率で知られる重要な板金加工プロセスです。プロセスはシンプルですが、わずかな知識と経験を要するため、弊社のような適切なサービスへのアウトソースがより良いアプローチです。

RapidDirectでは、ダイカストサービスで豊富な経験を持つエンジニアチームにアクセスできます。チームの経験により、お客様のプロジェクトに適したダイカストプロセスについてより良いアドバイスが可能です。

弊社はISO 9001:2015認証企業で、多数の製造拠点と先進設備を持ち、高品質部品を製造します。リードタイムは短く、設計ファイルアップロードで12時間以内に見積とDFM解析を取得できます。

よくある質問（FAQ）

なぜダイカストと呼ばれるのか？

プロセスがダイを使用するためダイカストと呼ばれます。ダイは主要にCNC加工で作られる鋼金型で、そこに液体金属を注入します。2つの半分があります：鋳造機に固定・固定側の固定半分、可動なイジェクタ半分です。

砂型鋳造とダイカストの違いは？

砂型鋳造とダイカストは両方とも重要な金属加工プロセスです。両者の違いは金型形成に使用する材料です。一方でダイカストプロセスは金属金型を必要とします。他方で砂型鋳造は砂で作られた金型を使用します。また、ダイカストは非鉄系低融点金属のみ適していますが、砂型鋳造はより幅広い材料に対応します。

射出成形と鋳造の違いは？

ダイカストと射出成形は同じメカニズム、すなわち溶融材料をダイに注入し冷却させるものです。しかし、射出成形はABS、ポリプロピレン、TPU、ポリエチレンなどを使用し、ダイカストは低融点金属を使用します。