3Dプリンティングで砂型鋳造を強化：工具リードタイム短縮と迅速な試作
新製品開発においてスピードは不可欠です。部品をより早く顧客の手に届けるほど、ビジネス獲得のチャンスが広がります。そのためプロジェクトの焦点は工具リードタイムに置かれます。砂型鋳造のパターンとコアボックスは金属鋳造ダイほど時間はかかりませんが、それでもプロジェクトタイムラインに数週間を追加することになります。そこで3Dプリンティングが活躍します。
金属3Dプリンティングも可能ですが、この方式で作られた部品が砂型鋳造品に代わることは稀です。金属特性が異なり、プリント部品は鋳造品のルック・フィール・機能性を備えません。しかし、型とコアの製造方法として3Dプリンティングは特定用途で優位性を発揮します。
従来の砂型鋳造
従来、砂型鋳造の型は、製造する部品を複製したパターンの周りに砂を締め固めて作ります。砂の保持には2通りあります。粘土バインダーを含む「緑砂」（水分を含むため緑と呼ばれる）、または樹脂バインダーでコーティングしたレジン砂です。
砂密度は砂型鋳造の重要な変数。金属が浸透しない程度に締め固める必要がありますが、空洞内の空気を透過させるため透気性も確保しなければなりません。
パターンを取り除くと、金属を流し込む空洞が残ります。
鋳造部品に中空領域が必要な場合（バルブボディ、マニホールド、ハウジングなど）、コアを使用します。コアは本質的に部品に必要な中空体積を再現した圧縮砂形状です。コアを砂型空洞に配置し、液体金属が占めるはずの空間を確保します。
溶融金属注湯・凝固後、砂型とコアを崩して金属部品を取り出します。
3Dプリンティングの活用
インプロは「バインダージェッティング」と呼ばれるプロセスで、砂型とコアの製造に3Dプリンティングを代替手段として採用しています。
型とコアのCADモデルから開始。これらのファイルを、型とコアを極薄スライスで定義することで3Dプリント用に準備します。
プリンターはこれらのCADスライスに対応する薄い砂層を積層。各層積層後、スクリーン印刷のようなプロセスで、固化が必要な領域にバインダー液を噴射。これはインクジェットプリンターヘッドを拡大したような装置で行われます。
全層の積層・結合後、未固化の砂を振るい落としてプリント砂型を露出。コアもほぼ同様に製造されます。
砂型鋳造における3Dプリンティングのメリット
3Dプリンティングを採用する主な理由は、パターンとコアボックスの製作・試作にかかるリードタイムを回避できること。受注から初回部品納品までの時間を大幅に短縮し、パイロット生産数量に最適なプロセスとなります。
鋳造部品が複雑であればあるほど、砂型プリントによる時間短縮効果は大きくなります。しかし、数量が増えれば経済性はシフトし、パターンとコアボックスを用いた従来の型製造プロセスの方がコスト効率に優れます。
インプロにおける砂型鋳造用3Dプリンティング
インプロは最大78"×39"×39"（2m×1m×1m）の砂型プリントが可能。エンジンブロック、シリンダーヘッド、ハウジング、大型ブラケットなど複雑な部品に適しています。設計指定の金属で砂型鋳造し、リードタイムを最小限に抑えたい場合は、3Dプリンティングについてお問い合わせください。
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