user 04/05/2025 Aluminium-J , Technical Data-J Aluminum Die casting , Applications , CAD , Die casting , Review , Segment , STEP , 金型 , 금형 , 알루미늄 다이캐스팅 本要約の内容は、「[Laserax Inc., Université Laval, Viami International]」所属の研究者らが発表した論文「[Review of technologies for identification of die casting parts]」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録 (Abstract): 部品トレーサビリティは、安全性が重要な用途だけでなく、様々な産業における多くのアプリケーションでますます要求されています。ダイカストも例外ではなく、構造用/高信頼性市場が最も急成長しているセグメントであることを考えると、ダイカストのトレーサビリティとマーキングが注目されているのは当然です。高信頼性部品は通常、生産される部品の100%に対する識別要件があります。これは、部品に関するインシデントが発生した場合に合金およびプロセスデータに即座にアクセスできるだけでなく、部品の品質と管理の向上にも役立ちます。市場にはさまざまな技術が存在し、それぞれに固有の長所と短所があります。ダイカスト産業は、適切なマーキング技術を選択する際に考慮すべき非常に重要な側面をいくつか提示しています。不均一な表面を持つ複雑な部品、マーキング時にしばしば高温であること、短いサイクルタイム、ショットブラスト処理のようなマーキング後のプロセスなどが最も重要なものです。部品マーキングは、鋳造品の生産プロセスにおける重要なステップでありながら、プロセスのボトルネックになるべきでも、不良率の原因となるべきでもありません。本稿は、利用可能なさまざまなマーキング方法を分析し、ダイカスト部品のインラインマーキングに最も適した方法を指摘することを目的としています。温度、サイクルタイム、ショットブラスト後処理の影響に重点を置いたいくつかのマーキング結果が提示されます。結果は、レーザーベースの技術がダイカスト産業のすべての要件に対応するのに適していることを示しています。 3. 序論 (Introduction): トレーサビリティ、ひいては個々の鋳造品へのマーキングは、開発プロセス（プロセスの欠陥を迅速に特定し、どのプロセスパラメータを修正する必要があるかを特定するのに役立つ）と、高信頼性部品の量産[1]の両方において、ますます要求が高まっています。工業的なダイカスト環境における明白な課題は、(a) 速いサイクルタイム（そして部品マーキングは、この非常に資本集約的なプロセスにおいて決してボトルネックになるべきではない）、(b) 完全に平坦ではない表面へのマーキング、(c) マーキング時に通常まだ高温であり、潤滑剤や汚れの残渣で覆われて完全に清浄ではない部品、(d) 熱処理、ショットブラスト、洗浄、エッチング、化成処理などの追加処理にも耐えるマーキングの能力です。最後に、マーキングはその全運用寿命にわたって部品上に安全に残る必要があります。 従来、部品マーキングは完全に反復的なマーキングを得るために、部品を正確な位置にクランプする必要がありました。サイクルタイムが重要であり、プロセスの複雑さと投資を最小限に抑える必要がある場合、理想的には、距離があり、ある程度の公差があっても完全に機能するマーキングシステムが望まれます（例：マーカーから1フィートの距離で、どちらかの方向に1〜2インチの公差があり、部品をどの点にもクランプする必要がなく、単に抽出ロボットがマーカーの前に保持している状態）。本稿では、ダイカスト部品を識別するために利用可能な技術のレビューを提示します。さまざまな技術の長所と短所、およびそれらがどの用途に適しているかを提示します。次に、温度、マーキング速度、ショットブラストなどの後処理の影響に関する結果を提示します。 4. 研究の要約: 研究テーマの背景: 様々な産業、特に安全性が重要な高信頼性ダイカスト部品において、部品トレーサビリティへの要求が高まっているため、信頼性が高く効率的な識別方法が必要です。トレーサビリティは、品質管理、プロセス最適化に役立ち、部品のインシデント発生時に重要なデータアクセスを提供します。 従来の研究状況: 部品識別にはいくつかの技術が存在しますが、ダイカストの文脈ではそれぞれに限界があります。 研究の目的: 本研究は、ダイカスト部品に利用可能なマーキング技術を分析し、業界特有の課題（サイクルタイム、温度、表面状態、後処理）を考慮してインラインマーキングに最も適した方法を特定し、特にレーザーマーキングの性能、ショットブラスト後処理に対する耐性を重点的に調査することを目的としています。 中核研究: 研究の中核は、その潜在的な利点（速度、堅牢性、非接触、高温対応能力、不均一表面での精度）から、レーザーマーキング技術に焦点を当てています。特定された主要な課題は、標準的なレーザーブラックマーキング（表面よりわずかに上に位置する）がショットブラストによって除去されやすいことです。本研究では、ショットブラスト耐性を向上させるために、この窪み内にブラックマークを適用する前にレーザーでクレーターを事前エッチングする戦略（Figure 6）を提案し、調査します。実験は、アルミニウムダイカスト表面に100Wファイバーレーザーを使用して行われ、事前エッチングパラメータ（パス数、速度、ライン間隔）およびコードサイズを変更しました。マーキングされたサンプルは、2つの異なるスチールボールサイズ（S170およびS460）を使用してショットブラスト処理されました。効果は、表面プロフィロメータ（Dektak 150）および目視検査を使用して評価されました。 5. 研究方法論 研究デザイン: 本研究は、2部構成のデザインを採用しました。 データ収集および分析方法: 研究トピックと範囲: 本研究は以下をカバーしました。 6. 主要な結果: 主要な結果: 図のリスト (Figure Name List):
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M. Schütze¹、J. Ganzenmüller²、M. Becker³、C. Mangos¹、G. Piazza²、L. Kallien¹、E. Beeh²¹アーレン大学; ²ドイツ航空宇宙センター（DLR）、シュトゥットガルト; ³オスカー・フレッヒGmbH + Co. KG、ショルンドルフ 産業界のe-モビリティへの移行は、モーターハウジング、ギアボックス、カバーなどの高圧ダイカスト（HPDC）部品の経済的な生産にとって好機です。これらの部品は主にアルミニウム合金から大量に製造されています。構造鋳物への高強度マグネシウム合金の使用は、軽量構造におけるさらなる軽量化の可能性を秘めています[1]。 内部欠陥の少ない高品質の鋳物を製造するために、鋳造プロセスは過去数年間でアップグレードされてきました。これらの改良の一つが、アルミニウム合金に可能な最高の鋳造品質を提供するオスカー・フレッヒGmbHのVacural®ダイカストプロセスです[2]。このプロセスは、真空アシストダイカストとは異なります。真空は、投入プロセスの開始から金型が完全に充填されるまで継続的に適用されます。プロセスでは、溶融材料は炉からパイプを介して鋳造チャンバーに直接吸い込まれます。密閉システムは、投入中の溶融物の酸化を低減します。金型が充填されるまで、約70mbarの真空が達成され、ダイカスト部品への空気の巻き込みを低減します。 Vacural®ダイカストプロセスは、マグネシウムにも同様の利点を提供します。BMWKの資金提供を受けたInDrutec-Eプロジェクトでは、AZ91、AS31、AE 44-2の3種類の異なる合金が鋳造され、その後試験されました。この研究のために、すべての合金は真空アシストを介して4mmプレートで鋳造され、Vacural®ダイカストと比較されました。その後、平坦なサンプルを静的強度および疲労強度試験に供しました。 図1: 3種類のマグネシウム合金の機械的特性の変化（左）とVacural®ダイカストによるAS 31の疲労強度増加（右） 図1（左）の結果は、Vacural®ダイカストの結果として、引張強度や降伏強度のような静的特性の増加を示しています。3種類の合金すべてにおいて、強度と延性の有意な増加が調査されました。AZ 91およびAE 44-2については、高度な鋳造プロセスによる疲労強度の顕著な増加は見られませんでした。一方、AS 31については、疲労強度の有意な上昇が観察されました。AS 31の2つの鋳造プロセスに関する疲労挙動の比較を図1の右側のプロットに示します。 調査の結果、Vacural®ダイカストプロセスは、マグネシウム合金の機械的特性に大きな影響を与えることが示されています。さらなる調査のために、Vacural®プロセスと組み合わせた合金AS 31は、電気パワートレインアプリケーション[3]用のギアボックスカバーの軽量化の可能性を示すために使用されました。 参考文献
user 04/03/2025 Aluminium-J , automotive-J , Technical Data-J CAD , Die casting , Efficiency , High pressure casting , High pressure die casting , STEP , 金型 , 금형 , 자동차 , 자동차 산업 本紹介論文は、「Rocznik Ochrona Środowiska」によって発行された論文「Green Innovations in Foundry Production Processes of Automobile Castings」に基づいています。 1. 概要： 2. 抄録： 本論文は、自動車部品の生産におけるエネルギー節約と化学物質使用に関する個々の可能性を扱っています。具体的には、エンジンブロックやギア・クラッチハウジングのような形状が複雑な鋳造品を high-pressure die-casting technology を用いて生産するアルミニウム鋳造工場の操業に焦点を当てています。生産プロセスに関して、鋳造作業は高いエネルギー消費と大量の廃水発生を特徴とします。一方で、様々なイノベーションを導入し、節約を追求する大きな可能性も存在します。本論文は、鋳造作業全体にわたる選ばれた革新的なソリューションを提示し、エネルギー消費節約、廃水生産削減、化学物質使用量削減におけるそれらの利点を評価することを目的としています。提示された節約の影響は、部品生産に関する財務面と、CO2 production に関する環境面の両方で評価されます。 3. 序論： 今日、環境保護への関心が高まっており、人間のあらゆる活動分野に関連する有害物質の生産を削減する一般的な取り組みが進んでいます。これは産業部門（Lenort et al. 2019, Gabrylewicz et al. 2021）および一般の工業生産にも当てはまります。green production（Saetta & Caldarelli 2020）や都市および関連するグリーンロジスティクス（Sharma et al. 2023, Chamier-Gliszczynski 2012）といった新しいトレンドがここで適用されています。廃棄物を最小限に抑え、回収し、廃棄物管理システムを構築する圧力もあります（Espuny et al. 2022, Ignatowicz et al. 2021）。製品ライフサイクル全体（LCA）を通じてすべての活動を監視・評価するという包括的なアプローチを適用することも重要です（Bajdur et al. 2023, Chamier-Gliszczynski & Krzyzynski 2005）。生産性と効率性に対する高い要求を持つ現代の工業生産は、現在、エネルギー資源面での節約を見つけることに非常に注力しています。あらゆる種類のエネルギーにおけるエネルギー節約の達成（Kuczynski
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user 04/03/2025 Aluminium-J , Technical Data-J AUTOMOTIVE Parts , CAD , Die casting , Efficiency , finite element simulation , IGS , Mechanical Property , Microstructure , temperature field , 금형 , 자동차 この紹介論文は、「Journal of Materials Research and Technology」によって発行された論文「Interface microstructure and evolution mechanism of wire arc additively manufactured H13 steel-copper hybrid components」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録: 積層造形(AM)によって製造されたH13鋼-銅ハイブリッド構造は、特定の高温機械的特性を確保しつつシステムの冷却能力を向上させることができ、高圧ダイカスト金型において広範な応用可能性を示しています。本研究では、ワイヤアーク積層造形を用いて銅基板上にH13鋼を直接堆積させ、界面の微細構造を詳細に調査しました。界面構造の形成および進化メカニズムは、温度場シミュレーションと組み合わせて明らかにされました。界面におけるFe-Cu混合液体は2回の液相分離を経て、Feリッチ島およびCuリッチ島、ならびに分散したCuリッチ粒子を形成しました。冷却中のCuの体積収縮により、少数の気孔が形成されました。微小亀裂は、熱応力の影響と、旧オーステナイト粒界におけるCuリッチ粒子の分布によって引き起こされる高い亀裂感受性に起因すると考えられました。H13-Cu界面における元素分布の急激な変化と温度分布の連続的な変化により、H13の融点より低くCuの融点より高い温度を持つ拡張溶融プールが界面下に形成されました。微小硬さは、界面近傍の狭い範囲(約0.5 mm)でH13側からCu側に向かって徐々に減少しました。ハイブリッド部品の引張試験片は界面から離れたCu側で破断し、その引張強度(221 ± 2 MPa)はCu基板のレベルに達し、界面が良好な接合を形成したことを示しました。 3. 緒言: 単一材料の部品と比較して、多材料ハイブリッド部品は様々な材料の特性を組み合わせることができ、複雑な使用条件下での多様な性能および機能要件を満たすことができます。様々な多材料ハイブリッド構造の中でも、銅-鋼バイメタル部品は、銅の優れた熱伝導性および電気伝導性と、鋼の良好な機械的特性を組み合わせ、非常に高い応用可能性を持つ機能特性の組み合わせを実現します。この優れた包括的な機能特性により、銅-鋼バイメタル部品は航空宇宙、原子力産業、電力、自動車、金型などの産業分野で広く使用されています。銅-鋼ハイブリッド部品の従来の製造プロセスは、主にレーザー溶接、アーク溶接、電子ビーム溶接、拡散接合、爆発圧接などの溶接法です。しかし、これらの溶接法はハイブリッド部品を製造する際に形状および構造設計に限界があります。積層造形(AM)のニアネットシェイプ能力は、部品設計および製造の柔軟性を大幅に向上させます。これは銅-鋼ハイブリッド部品の製造において広範な開発の見通しを示しています。しかし、銅と鋼の間の熱物理的特性の不一致および機械的特性の違いにより、銅-鋼ハイブリッド部品のAMは依然として多くの課題に直面しています。まず、Fe-Cu状態図によれば、FeとCuの間には金属間化合物が存在しません。さらに、固相状態での溶解度は非常に限られています。溶解度およびFe-Cu系に存在する準安定混和ギャップの影響を受け、銅-鋼界面はしばしば液相分離の特性を示し、多くのCuリッチ島およびFe-rich島が分布します。これは機械的特性および疲労特性を損なう可能性があります。第二に、Cuの非常に高い熱伝導率(401 W m⁻¹K⁻¹)のため、熱が急速に放散され、溶融プールを安定に保つことが困難になります。これにより、材料の不十分な溶融が生じ、気孔が形成される可能性があります。最後に、銅と鋼の熱膨張係数の著しい違いは、ひずみの不整合と界面でのより高い残留応力を引き起こし、亀裂につながります。 4. 研究の概要: 研究テーマの背景: H13-Cuバイメタル構造は、H13鋼の高温機械的特性、特に耐熱衝撃性および耐熱疲労性と、銅の高い熱伝導性を組み合わせることができるため、特に高圧ダイカスト(HPDC)金型への応用において研究者から大きな関心を集めています。AMによって製造されたH13-Cuハイブリッド構造は、優れた高温機械的特性と高い熱伝導性を両立させ、システムの冷却能力を高め、十分な使用信頼性を確保することができます。しかし、H13とCuを直接接合することは、熱物理的特性の違いにより問題が発生する可能性があります。 先行研究の状況: 銅-鋼ハイブリッドのAMに関する先行研究では、プロセスパラメータの最適化、特定の走査戦略（例：アイランド走査）による欠陥低減、ビームシェーピング（リングモードレーザー）による混合低減、熱間等方圧加圧（HIP）による気孔・亀裂除去など、様々な試みが行われています。また、Inconel 718やDeloro 22などの高Ni含有中間層を追加することで、界面欠陥を効果的に低減し、ハイブリッド構造の接合強度を向上させることが示されています。これまでの研究の多くは、鋼基板上に銅を堆積させることに焦点を当てています。銅基板上に鋼を堆積させる研究、特にワイヤアーク積層造形（WAAM）を用いた研究は限られています。WAAMはレーザーベースのプロセスと比較して製造効率が高く、材料コスト（ワイヤベース）が低いという利点があります。さらに、銅を基板として使用する場合、高いレーザー反射率の問題が存在しません。しかし、予備実験では、Cu基板の非常に高い熱伝導率のため、従来のプロセスパラメータではCu基板を溶融させて安定した溶融プールを形成することが困難であることが判明しました。WAAMによるH13-Cuハイブリッド部品の製造に関する報告は、著者らの知る限り現在ありません。 研究目的: 本研究の目的は、WAAMを用いてCu基板上にH13鋼を直接堆積させることの実現可能性を評価することです。具体的には、以下の点を明らかにすることを目的としました。 研究の核心: 本研究の核心は、GMAWベースのWAAMを用いて、アニール処理された銅基板上にH13鋼ワイヤを直接堆積させることにあります。特殊な戦略として、(i) Cu基板の予熱（200 °C）、(ii) 基板に近い層（1～7層）に対してより高い入熱（高電流、低溶接速度）を使用、(iii) 揺動堆積戦略（振幅2 mm、周波数1 Hz）の採用、が挙げられます。得られたH13-Cu界面の微細構造をSEM、EDS、EBSD、TEMを用いて詳細に調査しました。堆積中の温度分布と熱履歴を組み合わせることで、界面構造の形成と進化メカニズムを明らかにしました。界面近傍の気孔や微小亀裂などの欠陥の原因についても議論しました。最後に、H13-Cu部品の機械的特性を評価しました。 5. 研究方法論 研究設計: 本研究では、実験的アプローチと数値モデリングを組み合わせました。WAAMを用いて銅基板上にH13鋼を積層造形しました。プロセスパラメータは、銅基板の高い熱伝導率を管理するために特別に調整されました。得られたバイメタル部品の界面について、詳細な微細構造解析と機械的特性試験を実施しました。界面形成メカニズムの理解を助けるために、堆積プロセスの熱的側面をモデル化する有限要素シミュレーションを使用しました。
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user 04/03/2025 Aluminium-J , Copper-J , Technical Data-J CAD , Die casting , Efficiency , High pressure die casting , High pressure die casting (HPDC) , Microstructure , Taguchi method , 金型 , 금형 , 해석 この紹介資料は、「International Journal of Engineering and Management Research」に掲載された論文「Analysis and Optimisation of High Pressure Die Casting Parameters to Achieve Six Sigma Quality Product Using Numerical Simulation Approach」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録: 高圧ダイカストにおける最適なパラメータ設定を予測するために、数値シミュレーションアプローチが提案されています。最適なパラメータの中でも、温度は他のパラメータよりも鋳造品質により大きな影響を与えることが示されました。本研究の成果は、ダイカストにおける不適切なプロセスパラメータ設定によって発生する鋳造欠陥の解決策を見つける上で有益でした。したがって、数値最適化技術と鋳造シミュレーションの組み合わせは、ダイカスト産業における鋳造製品の品質を向上させるためのツールとして役立ちます。本論文は、欠陥の原因となる射出圧力、溶湯温度、保持時間、プランジャー速度などの重要なパラメータを解析し、最適化することを目的としています。本研究論文では、有限要素解析技術を使用するProCASTシミュレーションソフトウェアを用いて、最適な圧力、温度、保持時間、プランジャー速度のパラメータを提供するための取り組みが行われました。溶湯温度、射出圧力、保持時間、プランジャー速度を変化させてパラメータを最適化する数値解析は、ホットスポットにおける凝固時間に関して、シミュレーションモデルにおける欠陥解析を研究するための重要なパラメータです。 3. 緒言: ダイカストプロセスは、プロセスパラメータの関与により、しばしば品質や生産性の低下に悩まされます。MohantyとJena (2014) によれば、ゼロ欠陥部品を達成するためにはプロセスパラメータを制御する必要があります。ダイカストプロセスにおける不良率は11～13%であることが判明しました。この不良の原因は、ブローホール、不十分な射出圧力、不適切な充填時間、気孔（ポロシティ）、ホットスポットです。プロセスパラメータを制御するためには、プロセスパラメータが鋳造に与える影響とその欠陥への影響を知る必要があります。本研究では、図1に示すように、ダイカストローター部品と、溶湯がゲーティングシステムに入る箇所と底部断面の2つの断面について調査します。 4. 研究概要: 研究テーマの背景: 高圧ダイカスト（HPDC）プロセスは、プロセスパラメータのばらつきにより、品質問題や生産性の低さに影響を受けやすいです。これらのばらつきは、ブローホール、気孔、不適切な充填、ホットスポットなどの鋳造欠陥を引き起こし、著しい不良率（11-13%）をもたらす可能性があります。 従来の研究状況: MohantyとJena（2014）などの従来の研究では、ゼロ欠陥部品を達成するためのプロセスパラメータ制御の必要性が強調され、業界の高い不良率が指摘されています。不良の主な原因として、不適切なパラメータ設定に直接関連する欠陥が特定されています。 研究目的: 本研究は、数値シミュレーションアプローチを用いて、重要なHPDCパラメータ、具体的には射出圧力、溶湯温度、保持時間、プランジャー速度を解析し、最適化することを目的としています。目標は、凝固時間を最小化し、それによって鋳造欠陥を削減し、製品品質をシックスシグマレベルに向上させる最適なパラメータ設定を決定することです。 中核研究: 本研究の中核は、有限要素解析（FEA）を用いるProCASTシミュレーションソフトウェアを使用して、ローター部品のHPDCプロセスをモデル化することです。体系的な数値最適化技術が適用され、定義された範囲内で4つの主要パラメータ（温度、圧力、速度、保持時間）が変化させられました（表2）。本研究では、これらの変化がローターおよび特定の断面（CS AAおよびCS BB、図1）のホットスポットにおける凝固時間に与える影響を分析します。目的は、欠陥解析と品質改善に不可欠と考えられる最小凝固時間を生み出すパラメータの組み合わせを特定することです。 5. 研究方法論 研究デザイン: 本研究では、数値シミュレーションと最適化の方法論を採用しています。ローター部品のHPDCプロセスは、有限要素法（FEM）に基づくProCASTソフトウェアを使用してシミュレーションされました。多段階最適化アプローチ（図5、図6）が用いられ、4つの主要パラメータ（温度、圧力、速度、保持時間）のそれぞれが、定義された範囲内の25レベルにわたって順次解析され（表2、図4）、凝固時間を最小化しました。 データ収集・分析方法: 研究テーマと範囲: 本研究は、アルミニウム合金ローター部品（外径100 mm、内径25
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user 04/02/2025 Copper-J , Salt Core-J , Technical Data-J aluminum alloys , ANOVA , CAD , Casting Technique , Die casting , High pressure die casting , High pressure die casting (HPDC) , Microstructure , Permanent mold casting , Salt Core , 금형 本紹介論文は、「Materials Transactions / Japan Foundary Engineering Society」により発行された論文「Strength of Salt Core Composed of Alkali Carbonate and Alkali Chloride Mixtures Made by Casting Technique」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録: 高圧ダイカストプロセス用の消失性塩中子を開発するために、4つの二元系 NaCl-Na2CO3, KCI-K2CO3, KCI-NaCl および K2CO3-Na2CO3 の強度を調査した。永久鋳型鋳造技術を用いて溶融塩から作製した試験片の強度を決定するために、4点曲げ試験を実施した。NaCl-Na2CO3 系の強度は、Na2CO3 組成が 20 mol% から 30 mol% の間、および 50 mol% から 70 mol% の間で 20 MPa を超えた。最高強度は NaCl-70 mol%Na2CO3 の組成で約 30 MPa
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user 04/02/2025 Aluminium-J , automotive-J , Technical Data-J Alloying elements , AZ91D , CAD , Casting Technique , Die casting , Efficiency , Electric vehicles , High pressure die casting , Microstructure , 금형 , 자동차 산업 本紹介資料は、「Journal of Magnesium and Alloys」に掲載された論文「Progress and prospects in Mg-alloy super-sized high pressure die casting for automotive structural components」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録: Teslaのギガキャスティング（Giga-Casting）プロセスの導入以来、自動車産業では、電気自動車および内燃機関自動車の両方の軽量化を促進する大きな可能性から、超大型構造部品のコンセプトが広く受け入れられています。これらの超大型部品は、アルミニウム合金の3分の2、鋼鉄の4分の1の密度しかない優れた軽量特性を持つMg合金を使用することで、さらに軽量化できます。この卓越した特性は、構造的完全性を損なうことなく大幅な重量削減を達成するという魅力的な展望を提供します。本レビューは、Mg合金高圧ダイカスト（HPDC）プロセスに関する研究を検討し、Mg合金を超大型自動車HPDC部品に組み込む将来の展望についての洞察を提供します。 3. 緒言: 気候変動とその悪影響に対する懸念が高まる中、世界各国は温室効果ガス排出という重大な問題に対処するための取り組みを強化しています。政策立案者は、特に電気自動車（EV）の普及促進に焦点を当て、包括的なCO2排出政策の実施に注目しています。しかし、EVは、従来の燃焼エンジンと比較してEVバッテリーの重量が大幅に増加しているため、同様のサイズのICE車と比較して、数百から数千キログラムの大きな重量差を示すことがあります。その結果、車両の軽量化は、環境性能の向上と性能向上の両方を可能にするため、将来の自動車産業にとって極めて重要です。自動車の軽量化の分野で、最近の最も画期的な進歩の1つは、Teslaのギガキャスティング技術[1]です。この先進的な高圧ダイカスト（HPDC）技術により、EV構造用の超大型一体部品の製造が可能になります。この革新的なアプローチを採用することで、Teslaは171個の複雑な車両部品を、フロントとリアのアンダーボディというわずか2つの鋳造品に統合しました。これにより、30%の驚異的な重量削減と40%の印象的なコスト削減が実現し、EVの効率と性能を向上させるための競争力のあるソリューションとなっています[1]。ギガキャスティングの成功は世界的に大きな注目を集め、自動車産業が超大型構造部品を採用し、従来の車体およびシャシー要素の数を大幅に削減するきっかけとなりました。一方、現在の超大型自動車部品の代替材料の調査を通じて、より高度な軽量化技術の追求への関心が高まっており、特にMg合金に焦点が当てられています。地球上で最も軽い構造材料として知られるMg合金は、アルミニウム合金のわずか3分の2、鋼鉄の4分の1の密度しか示しません。この卓越した重量対強度比により、Mg合金は構造的完全性を損なうことなく大幅な重量削減を達成するための非常に有望な選択肢として位置づけられています。Mg合金の探求は、効果的で革新的な軽量化ソリューションを求める自動車産業の探求を推進する上で大きな可能性を秘めています。2023年6月に発表された革新的な成果[5]として、重慶大学の国家マグネシウム合金工学研究センター（CCMg）は、Chongqing Millison Technologies Inc.およびChongqing Boao Magnesium Aluminium Manufacturing Company Ltdと協力し、Millisonの8800Tギガプレスマシンを使用して、世界最大のMg合金自動車ダイカスト部品の試作に成功しました。図1に示すように、リアアンダーボディとバッテリーエンクロージャー用アッパーカバーという2つの超大型ボディインホワイト（BIW）部品が鋳造され、両部品の投影面積は2.2 m²を超え、現在入手可能な最大のMg合金自動車HPDC部品としての地位を確立しました。Al合金鋳造品と比較して32%の顕著な軽量化を実現したこれらのMg合金超大型鋳造品は、自動車産業における軽量化用途に大きな可能性を示しています。この可能性に基づき、本研究は、大型で薄肉の自動車構造部品向けのMg合金HPDCプロセスに関して行われた調査のレビューを提示することを目的としています。Mg合金、溶湯処理、酸化物関連欠陥、ホットティア、現在のMg合金超大型製品などのトピックをカバーし、超大型自動車HPDC部品の製造にMg合金を利用する際の重要な側面を探求し、超大型自動車部品の軽量特性を向上させる有望な手段としてのMg合金の実現可能性についての洞察を提供します。 4. 研究の概要: 研究テーマの背景: 自動車産業は、特に重量が増加するEVの普及に伴い、効率改善と環境性能向上のために車両重量を削減する必要に迫られています。Teslaのギガキャスティングに代表される超大型構造部品は、Al合金を用いて部品統合、コスト削減、軽量化を実現する道筋を示しています。Mg合金のようなより軽量な材料を探求することで、さらなる重量削減が可能です。 従来の研究状況: Al合金を用いたギガキャスティングは自動車産業で確立されつつあります[1, 2, 3, 4]。自動車用途のMg合金に関する研究では、大型構造部品に適した非熱処理（NHT）形態で、鋳造性や延性などの望ましい特性を持つ適切な合金系（例：AM、AZ、AJ、AEシリーズ）が特定されています[6-11]。合金元素（Al、Si、Zn、Sr、Ca、RE）がMgの特性に及ぼす影響に関する研究が行われています[12-40]。溶湯処理技術（脱ガス、フラックス精錬、電磁・超音波・浮遊選鉱・濾過などの非フラックス精錬）は、Mg合金鋳造品の品質にとって重要であることが知られています[41-78]。Mg HPDCにおける一般的な欠陥、例えばダイソルダリング（Alよりは軽微）、酸化物介在物/バイフィルム、ホットティアなどが研究されています[79-132]。鋳造品の健全性を向上させるために、真空HPDC（VADC/SVDC）やVACURALなどの先進的な鋳造技術が使用されています[135-146]。大型Mg合金鋳造品の試作成功例も報告されています[5, 図8]。 研究の目的: 本レビューは、大型・薄肉の自動車構造部品に特化したMg合金高圧ダイカスト（HPDC）プロセスに関する既存の研究を検討することを目的としています。Mg合金を超大型自動車HPDC部品に組み込むことの実現可能性、利点、課題、および将来の展望についての洞察を提供することを目指しています。 研究の核心: 本論文は、Mg合金超大型HPDCに関連するいくつかの主要な領域をレビューします： 5. 研究方法論 研究デザイン: 本研究は包括的な文献レビューです。科学論文、技術報告書、業界出版物から得られた既存の知識を統合し、評価します。
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user 04/02/2025 Aluminium-J , Technical Data-J aluminum alloy , Applications , CAD , Die casting , Efficiency , High pressure die casting , High pressure die casting (HPDC) , Salt Core , STEP , 금형 , 자동차 산업 この紹介資料は、「La Metallurgia Italiana」によって発行された論文「Numerical and experimental analysis of a high pressure die casting Aluminum suspension cross beam for light commercial vehicles」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録 (Abstract): 本稿の目的は、自動車、特に商用車およびバスにおける軽量化最適化を強化し、深めることである。詳細には、本研究の目的は、小型商用車（LCVs）向けに、技術的に信頼性が高く費用対効果の高いアルミニウム合金製安全部品を開発することである。この目的のために、従来の溶接板金構造と比較して約40/50%の重量削減目標を持つ、LCVs用独立懸架フロントサスペンション向けアルミニウムクロスビームの様々なソリューションが分析された。さらに、耐食性の向上、塗装やカチオン電着塗装の不要化、リサイクル性および寿命末期における残存価値の向上といった、さらなる環境上の利点も考慮されるべきである。詳細には、このプロジェクトの目標は、以下のプロセスを通じて達成された：いくつかの異なる軽量化ソリューションの技術的および経済的研究と最良ケースの選択；構造FEAおよび鋳造プロセスシミュレーションの助けを借りて選択されたソリューションの改善；ライフサイクルアセスメント（ここでは記述せず）；プロトタイプ製作および予備的な実験的相関分析。 3. 序論 (Introduction): 車両重量の削減は、燃料消費と環境排出を削減することにより、自動車のカーボンフットプリントを緩和する顕著な方法である。さらに、軽量化は出力重量比と乗客の安全性を向上させ、積載量の増加を可能にする[1]。これらの理由から、近年、自動車における軽量化設計は指数関数的に増加している。しかしながら、特に安全関連部品においては、商用車およびバスでは「鋼鉄(steel)」と「鉄(iron)」の使用が依然として主流である[2]。これは、高い破断応力と剛性の要求、およびコスト制限のためである。特に、現在の既知の技術水準では、この範囲の車両向けにアルミニウム製のサスペンションクロスビームは開発されていない。サスペンションクロスビームの機能は、フレームとの接続を保証し、すべてのサスペンション要素（例：コントロールアーム、バンパー、スプリングなど）、ステアリングシステム、および駆動系部品を支持し、すべての理論的な運動学的サスペンション「ハードポイント(hard points)」を接続することである。これらの重要な機能を確実に果たすために、これらの部品はミッション荷重（疲労、過負荷、衝撃的な単一イベントなど）に耐え、良好な車両ハンドリングのための高い剛性を保証し、路面振動を低減し、LCVsで頻繁に発生する可能性のある過負荷（標準、積載量、加速など）を支持し、結果として生じる応力をシャシーフレーム全体に正しく分散させる必要がある。したがって、商用車用サスペンションクロスビームは、通常、金属板部品または鋼管を溶接し、腐食を防ぐために保護処理して作られる。本研究の目的は、技術的に信頼性が高く費用対効果の高いLCVs用アルミニウム合金製安全関連サスペンション部品を開発することにより、この現状技術を克服することである。機械的特性を最適化し、使用材料を削減することにより、最終構造は機械的抵抗と剛性の点で従来のシステムと同等またはそれ以上になるだろう。 4. 研究の概要 (Summary of the study): 研究テーマの背景 (Background of the research topic): 自動車産業は、燃費向上、排出ガス削減、車両性能および積載量改善のために軽量化ソリューションを模索している。商用車（LCVs）の場合、サスペンションクロスビームのような安全部品は、高い機械的要求とコスト制約のため、伝統的に鋼鉄で作られている。アルミニウムのような材料を使用した軽量代替品の開発は課題を提示するが、大きな利点を提供する。 従来の研究状況 (Status of previous research): 高張力鋼（Advanced High Strength Steel）、軽合金、複合材料などの代替材料が軽量化のために探求されているが、LCV安全部品への適用は、コストおよび高い応力抵抗と剛性の必要性によって制限されている[2]。ダイカストで中空構造を作成するための特定の技術（例：ソルトコア、セラミックコア、ガス射出プロセスなど）[3, 4]は存在するが、LCVクロスビームのような用途での持続可能な工業化のためにはさらなる開発が必要である。研究時点では、この範囲の車両向けにアルミニウム製サスペンションクロスビームが開発されたという既知の情報はなかった。 研究の目的
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user 04/02/2025 Aluminium-J , Technical Data-J A380 , Alloying elements , aluminum alloy , aluminum alloys , AZ91D , CAD , Die casting , Magnesium alloys , Review , 금형 , 자동차 산업 本紹介資料は、「JOM: the journal of the Minerals, Metals & Materials Society」に掲載された論文「Newly Developed Magnesium Alloys for Powertrain Applications」に基づいています。 1. 概要： 2. 抄録： 近年、高温用途向けに、ダイカスト性（die castability）、耐クリープ性（creep resistance）、機械的特性、耐食性（corrosion performance）、および経済性（affordability）の最適な組み合わせを得るために、いくつかの新しいマグネシウム合金が開発されてきました。残念ながら、適切な特性の組み合わせを達成することは困難であり、実際、新しい合金のほとんどは、要求される性能とコストを部分的にしか満たすことができません。ほとんどの重力鋳造（gravity-casting）用途に使用されるZE41合金は、良好な鋳造性（castability）と組み合わされた中程度の強度と耐クリープ性を有しています。この合金は耐食性が低いにもかかわらず、特定の用途では依然として好まれています。 3. 緒言： 最も軽量な構造材料として、マグネシウム合金は、車両の軽量化、ひいては良好な燃費が不可欠な自動車産業に非常に適しています。車両部品用の新しい合金の選択は、技術的要件と目標コストに基づいて行われるべきです。実際には、この選択プロセスは複雑であり、組み合わされた要求特性と最終的な目標コストの一部である特定の特性に与えられる相対的な重みに大きく依存します。アルミニウム合金のような代替材料システムが同じ用途で考慮される場合、この作業はさらに複雑になります。 4. 研究の概要： 研究テーマの背景： マグネシウム合金は、その低密度のために自動車用途で魅力的です。しかし、パワートレイン部品（例：ギアボックスハウジング、オイルパン、クランクケース）は高温で動作するため、AZ91D、AM60B、AM50Aなどの標準合金と比較して、向上した耐クリープ性とボルト締結力保持（bolt load retention）特性を持つ合金が必要です。合金の不十分なクリープ強度は、ボルト締結部の締結力低下を招き、ベアリングとハウジングの接触不良、オイル漏れ、騒音および振動の増加を引き起こす可能性があります。既存の商用マグネシウム合金は、これらの要求の厳しい用途に必要な特性の組み合わせを欠いていることがよくあります。 従来の研究状況： 一般的なダイカスト合金（AZおよびAMシリーズ）は130°Cを超える温度には適していません。AS21、AS41、AE42などの初期の耐クリープ合金は、低い鋳造性、耐食性、コスト増加、または低強度などの制限がありました。ZE41のような重力鋳造合金は中程度の特性を提供しますが、耐食性が低く、WE43やWE54のような高性能合金は非常に高価です。最近の開発には、AS21X（Hydro Magnesium社、AS21ベース+RE添加）、AJ52X（Noranda社、AM50+Sr）、ACM522（Honda社、AM50+Ce基ミッシュメタル+Ca）、AXJ合金（General Motors社、AM50+Ca+Sr）、およびMEZ（Magnesium Electron社、RE+Zn+Mn+Zr/Ca）が含まれます。これらの合金はいくつかの点で改善を示しましたが、コスト、鋳造性、延性、衝撃強度、高温割れ感受性、または溶湯処理に関する課題に依然として直面していました。 研究の目的： 既存合金の限界に対処するため、Dead Sea Magnesium Ltd. (DSM)とVolkswagen AG (VW)は、学術パートナーと共に、高温で作動するパワートレイン部品に適した、耐クリープ性があり費用対効果の高いダイカストおよび重力鋳造マグネシウム合金を開発するための包括的なプログラムを開始しました。 中核研究： 本研究は、新しいマグネシウム合金の開発と特性評価に焦点を当てました。この研究から4つの合金が生まれました： この研究では、これらの新しい合金の機械的特性（引張、圧縮、疲労、衝撃）、耐クリープ性、耐食性能、および鋳造性を評価し、既存の商用マグネシウム合金（AZ91D、AE42、AS21、ZE41-T5、WE43-T6）およびアルミニウム合金（A380）と比較しました。合金元素（Al、Ca、Sr、REミッシュメタル）が特性とコストに及ぼす影響も分析されました。 5. 研究方法論 データ収集および分析方法： 研究テーマと範囲： 研究範囲は、高温パワートレイン用途向けに特別に設計された新しいマグネシウム合金の開発、特性評価、および比較評価を網羅しました。テーマは以下の通りです： 6.
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user 04/02/2025 Aluminium-J , Technical Data-J Applications , CAD , Die casting , Efficiency , High pressure die casting , High pressure die casting (HPDC) , Microstructure , secondary dendrite arm spacing , STEP , 금형 , 자동차 산업 本紹介資料は、「IOP Conference Series: Materials Science and Engineering」に掲載された論文「Multi-scale simulation of hybrid light metal structures produced by high pressure die casting」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録: 現代の自動車構造部品では、軽量かつ機械的に安定した構造を実現するために、金属板と鋳造部品が組み合わされています。本研究では、鋼板とアルミニウム鋳造部品との接合が、高圧ダイカスト（HPDC）プロセスの一部として行われます。この方法により、溶接のような追加の接合工程を省略でき、時間とエネルギーを節約できます。板金と鋳物の組み合わせは、板金の構造化された表面（リブ）によって達成され、これは鋳造プロセス中に液状アルミニウム合金で充填され、凝固後に機械的な接続をもたらします。連成された流動および凝固シミュレーションを用いて、リブ内部の急速凝固に焦点を当ててハイブリッド鋳造プロセスを解析します。板金とアルミニウム合金の界面における高解像度（メソスケール）の充填および凝固シミュレーションは、溶湯流動と急速凝固の詳細を捉えることができます。メソスケールの流動および凝固シミュレーションを、ミクロスケールでの多相場シミュレーションに連成することにより、結果として生じる微細構造を計算できます。メソスケールシミュレーションの結果としてのリブ内部の凝固条件は、コールドチャンバーHPDCマシンで実施された実際の鋳造品で見られる実験結果と計算された微細構造を比較することによって検証できます。 3. 緒言: 高圧ダイカスト（HPDC）は、特に自動車産業において、大型で薄肉の構造部品にとって重要な製造プロセスです。HPDCは、複雑な大型アルミニウムまたはマグネシウム部品の製造を可能にし、これは複数の鍛造金属板を溶接で組み合わせるよりも効率的である場合があります。興味深い新しい応用は、アルミニウム鋳物と金属板を1つのハイブリッド鋳造プロセスステップで組み合わせることです。この方法により、溶接のような追加の接合工程を省略でき、時間とエネルギーを節約できます。板金と鋳物の組み合わせは、板金の構造化された表面（リブ）によって達成され、これは鋳造プロセス中に液状アルミニウム合金で充填され、凝固後に機械的な接続をもたらします。機械的接続は接着接続よりも強力ですが、溶接接続よりは弱くなります。接続強度にとって重要なのは、金属板の構造化された表面が完全に充填されることです。HPDC充填プロセスのシミュレーションは、かなりの量の空気巻き込みを伴うキャビティの非常に高速でカオス的な充填のため、困難です。ほとんどの商用シミュレーションプログラムは、残留空気の影響を近似するためのいくつかの特殊なモデルを用いて、鋳造プロセスを記述するために単相アプローチを使用しています[1-4]。本研究では、空気、溶湯、固相を含む鋳造プロセスの三相シミュレーションが使用されます。溶湯と空気の両方が圧縮性流体と見なされ、界面をシャープに保つための特別な処理を含むVolume-of-Fluid（VoF）アプローチによって分離されます。凝固プロセス中の溶湯流動性の低下は、デンドライトネットワークを通る流れを記述するために多孔質媒体アプローチによって処理されます。臨界固相率の値で、溶湯は完全に停止します。このアプローチは、商用鋳造シミュレーションパッケージSTAR-CCM+[5]に実装されています。湯回り不良（misrun）を引き起こす可能性のある空気の正しい処理と高速凝固は、ハイブリッド鋳造の調査にとって重要であると見なされます。なぜなら、空気の巻き込みと構造化された金属板表面が完全に充填される前の溶湯凝固が、板金と鋳物との間の機械的結合を弱める可能性があるためです。 4. 研究の概要: 研究テーマの背景: 現代の自動車部品は、軽量でありながら機械的に安定した構造を必要としています。金属板（例：鋼）と鋳造軽金属部品（例：アルミニウム）を単一の高圧ダイカスト（HPDC）プロセスで組み合わせるハイブリッド鋳造は、溶接のような従来の組立方法と比較して時間とエネルギーを節約することにより、潜在的な利点を提供します。これらのハイブリッド構造における機械的接続は、金属板上に設計された構造化表面（リブ）によって達成され、これは鋳造中に溶融合金によって充填されます。 先行研究の状況: 複雑なHPDCプロセス、特に急速な充填と潜在的な空気巻き込みのシミュレーションは困難です。多くの商用コードは単相近似を使用していますが、空気、溶湯、固相を考慮する多相アプローチはより詳細な記述を提供します。Volume-of-Fluid（VoF）法のような技術は自由表面追跡に使用され、多孔質媒体モデルと流動停止基準を組み合わせて、凝固が流体流動に及ぼす影響をシミュレートします。 研究の目的: 本研究は、マルチスケールシミュレーションアプローチを用いてハイブリッドHPDCプロセスを分析することを目的としており、特に金属板表面の小スケールリブ内で発生する溶湯流動、充填ダイナミクス、および急速凝固に焦点を当てています。主な目標は、ハイブリッド接合部の機械的完全性にとって重要なリブの完全充填に影響を与える要因を理解することです。さらに、本研究は、リブ内で予測された微細構造を実際の鋳造品の実験的観察結果と比較することによって、シミュレーション結果を検証することを目指しています。 中核研究: 研究の中核は、マルチスケールシミュレーション戦略を含みます。まず、HPDCプロセス全体のメジャースケールシミュレーションが、後続の高解像度メソスケールシミュレーションのための現実的な境界条件（溶湯速度と温度）を提供します。このメソスケールシミュレーションは、鋼板とアルミニウム合金（Al-5wt%Mg-1.8wt%Si）の間のリブ付き界面領域に特に焦点を当てています。0.2 x 0.2 mmのリブ内の詳細な充填および凝固挙動を捉えるために、三相（空気、溶湯、固相）VoFモデルを採用しています。メソスケールシミュレーションによって予測された熱条件（冷却速度）は、期待される微細構造を計算するために、ミクロスケール相場シミュレーション（MICRESS®ソフトウェアを使用）の入力として使用されます。本研究は、異なるプロセスパラメータ（流れに対するリブの向き、リブ上のキャビティ厚さ、溶湯速度）および凝固モデル（Scheil近似対相場由来固相率曲線）がリブ充填プロセスに及ぼす影響を体系的に調査します。最後に、シミュレーションされた微細構造は、検証のためにコールドチャンバーHPDCマシンで製造されたハイブリッド鋳造品の実験結果と比較されます。 5. 研究方法論 研究設計: 本研究では、実験的検証と組み合わせたマルチスケールシミュレーションアプローチを採用しました。完全なHPDCプロセスのマクロスケールシミュレーションは、重要なリブ付き界面の詳細なメソスケールシミュレーションのための境界条件を提供しました。メソスケールシミュレーションの結果（具体的には、局所的な凝固条件）は、結果として生じる微細構造を予測するために、ミクロスケール相場シミュレーションの入力として使用されました。これらのシミュレーション予測は、定義された条件下で製造された実験的なハイブリッド鋳造品で観察された微細構造と比較することによって検証されました。 データ収集および分析方法: 研究トピックと範囲: 本研究は、ハイブリッドHPDCプロセス中の鋼板上の0.2 x 0.2 mmリブ内におけるAl-Si-Mg合金の充填と凝固のシミュレーションに焦点を当てました。範囲には以下が含まれます： 6. 主要な結果: 主要な結果: 図表リスト: 7.
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![Fig. 6. Sketch of the casting technique used by Gibbs Die Casting to cast Mg alloys [144].](https://castman.co.kr/wp-content/uploads/image-2016-368x342.webp)
