生砂型、エアセット型、3Dプリント型：メリット、デメリット、一般的な表面仕上げ
自動車、航空宇宙、あるいは産業用途向けのカスタムダイカスト部品を調達する際に、砂型技術の選択は部品の品質、リードタイム、そして生産コストに直接影響を及ぼします。ドイツのOEMエンジニア、テキサスの調達マネージャー、メルボルンの製品デザイナーなど、誰であっても、生砂型、エアセット型（ノーベーク型）、そして3Dプリント型の間のトレードオフを理解することは、サプライチェーンの最適化に不可欠です。
この技術ガイドでは、各成形方法の機能、一般的な表面仕上げ、理想的な使用例について詳しく説明しており、次回のアルミニウム、亜鉛、マグネシウムのダイカスト プロジェクトでデータに基づいた意思決定を行うのに役立ちます。
ダイカスト工程で砂型鋳造は必要ですか?
金型の種類について詳しく説明する前に、両者の関係を明確にしておきましょう。砂型鋳造は、ほとんどの非鉄金属ダイカスト工程の基盤であり、溶融金属を注入または射出するための最初の鋳型キャビティを形成します。高圧ダイカストでは鋼製の金型が使用されますが、砂型は試作開発、小中量生産、そして費用対効果の高い金型を必要とする複雑な形状の製品には依然として不可欠です。
3 つの主要な砂型技術（生砂、エアセット、3D プリント）は、プロジェクトの許容要件、年間量、表面仕上げの仕様に応じてそれぞれ異なる利点を提供します。
生砂型：経済的な主力製品
緑砂型とは何ですか?
"Green" refers to the moisture content (typically 3-6%), not the color. This traditional method uses silica sand bonded with clay (bentonite) and water, compacted around a pattern. It's the most widely used casting process globally, accounting for over 60% of sand cast parts.
生砂型の利点
利点
型当たりのコストが最も低い– 型コストは最小限で、砂は安価で再利用できる
最速の生産速度- 金型は5～10分で製造でき、大量生産に最適です。
優れたリサイクル性- 90%以上の砂の再生率により材料の無駄を削減
実証済みの信頼性 - 一貫性と予測可能な結果をもたらす数十年分のプロセスデータ
大型鋳造に最適- 最大500kg以上のアルミニウム部品を処理
生砂型成形の欠点
デメリット
表面仕上げが悪い –湿気と粗い砂粒が表面の質感を粗くする
寸法精度が低い –公差は±0.5 mm（±0.020インチ）程度
水分関連の欠陥 -ガス多孔性、脈状構造、膨張欠陥のリスク
複雑さの制限 –深いドラフトとシンプルなパーティングラインが必要
薄壁には適していません -アルミニウムの場合、最小壁厚は約4～5 mmです
一般的な表面仕上げ
| 合金 | Ra（μm） | Ra（μin） | 視覚的に同等のもの |
| アルミニウム | 12.5 - 25 | 500～1000 | ざらざらした質感（粗いサンドペーパーのような） |
| 亜鉛 | 8～15歳 | 315 - 600 | 適度に荒れている |
| マグネシウム | 10～20 | 400～800 | アルミニウムに似ている |
AAR比較:相当ASA 3.0-4.0（非常に粗い）。シール面には二次加工または仕上げが必要です。
グリーンサンドの最適な用途
●量産自動車用エンジンブロック、トランスミッションケース
●重工業用ポンプハウジング、バルブボディ
●機械加工が予定されている非美観構造部品
●予算の制約が厳しく、許容範囲が広いプロジェクト
エアセットモールド（ノーベイク）：精密アップグレード
エアセットモールドとは何ですか?
ノーベイク砂型または化学結合砂型とも呼ばれるこの製法では、砂と室温で硬化する液体樹脂触媒（ポリウレタンまたはフラン）を混合します。このバインダーにより、熱や湿気を必要とせず、硬く寸法安定性のある型が作られます。
エアセット成形のメリット
利点
優れた表面仕上げ- 生砂より50～75%滑らか
より厳しい公差– ±0.25 mm (±0.010") を一貫して達成
水分欠陥なし– 蒸気、ガス、脈絡の問題を排除
より優れたディテール再現– 細かい特徴、ロゴ、テクスチャを捉えます
寸法安定性の向上- 湿気による膨張/収縮なし
試作から量産まで対応可能- 少量から中量（年間10～5,000個）まで柔軟に対応
エアセットモールディングの欠点
デメリット
金型コストの上昇– 樹脂と触媒のコストが生砂に比べて30～50%増加します
金型製造が遅い- 硬化には30分から4時間かかります
混合砂処分– 再生率が低い（60～70%）
VOC排出– 樹脂の蒸気を排出するために適切な換気が必要
限られた鋳型サイズ– 通常、最大約200 kgの鋳物まで
一般的な表面仕上げ
| 合金 | Ra（μm） | Ra（μin） | 視覚的に同等のもの |
| アルミニウム | 6.3 - 12.5 | 250～500 | 中程度の粗さ（目に見える質感） |
| 亜鉛 | 4～8 | 160 - 315 | 滑らかで軽い質感 |
| マグネシウム | 5～10 | 200～400 | 中程度の粗さ |
AAR比較: ASA 2.5-3.5（中程度）。機能面には適していることが多く、最小限の加工で済みます。
エアセット成形の最適な用途
●中規模航空宇宙用ブラケット、電子機器用エンクロージャ
●密閉面を必要とする精密油圧マニホールド
●詳細な機能を必要とする医療機器部品
●生産特性を反映する必要があるプロトタイプ
●寸法安定性が重要な複雑なコアリング
3Dプリント砂型：デジタル革命
3Dプリント砂型とは何ですか?
バインダージェッティング積層造形法を用いることで、これらの金型はCADファイルから直接層ごとに印刷されます。物理的なパターンは必要ありません。液体バインダーを砂粒上に選択的に堆積させることで、従来の方法では不可能だった複雑な形状を作り出すことができます。
3Dプリント金型のメリット
利点
無制限の形状自由度- 内部チャネル、アンダーカット、ゼロドラフト角度が可能
パターンコストなし– 5,000～50,000ドル以上のツール投資を削減
ラピッドプロトタイピング– 金型は4～6週間ではなく2～5日で完成
設計反復速度– CADを修正して一晩で再印刷
一貫した品質- デジタルプロセスによりパターンの摩耗を防止
小ロットで経済的- 1～100個でコスト効率に優れています
3Dプリント金型の欠点
デメリット
鋳型あたりのコストが最も高い– 量的には生砂より3～5倍高価
造形ボリュームの制限– 最大サイズは通常800 x 500 x 400 mm (プリンターに依存)
大規模生産では総リードタイムが遅くなる– 印刷速度が生産率を制限する
異方性特性– 層線が表面の一貫性に影響を与える可能性がある
材料の制限– 現在、アルミニウムとマグネシウムに最適化されていますが、亜鉛は課題となっています。
一般的な表面仕上げ
| 合金 | Ra（μm） | Ra（μin） | 視覚的に同等のもの |
| アルミニウム | 8～16歳 | 315 - 630 | 中程度の粗さ（層状の線が見える） |
| マグネシウム | 7～14歳 | 280～550 | アルミニウムよりわずかに滑らか |
AAR比較: ASA 3.0-3.5 （中程度～粗い）。層状の線は見えますが、均一です。後処理により仕上がりを改善できます。
3Dプリント金型の最適な用途
●形状、フィット、機能テストのためのラピッドプロトタイピング
●旧式機器用の少量スペアパーツ
●熱交換器の複雑な内部冷却チャネル
●患者固有の形状を持つカスタム医療インプラント
●ハードツールを待つ間の橋梁生産
●高圧ダイカスト金型用コンフォーマル冷却コア
比較表：意思決定マトリックス
| 要素 | グリーンサンド | エアセット | 3Dプリント |
| 相対的な金型コスト | 低い | 中くらい | 高い |
| 表面仕上げ（アルミニウム） | Ra 12.5-25 μm | Ra 6.3-12.5 μm | Ra 8-16 μm |
| 寸法公差 | ±0.5 mm | ±0.25 mm | ±0.3 mm |
| 最小壁厚 | 4～5mm | 3～4mm | 2～3mm |
| 最適な音量 | 年間1,000～50,000件以上 | 10～5,000/年 | 1～100/年 |
| リードタイム（初回品目） | 4 2vw-6週間 | 4～6週間 | 3～7日 |
| 複雑さの評価 | 低中 | 中くらい | 非常に高い |
| 一般的な合金 | Al、Zn、Mg | アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、銅 | Al、Mg |
| リサイクル性 | 90%以上 | 60～70% | 50%（バインダー汚染） |
表面仕上げ基準：Ra値がプロジェクトに及ぼす影響
● Ra 25 μm (1000 μin):粗鋳造、重機による加工が必要
● Ra 12.5 μm (500 μin):生砂の標準。シールには機械加工が必要
● Ra 6.3 μm (250 μin):機能面; 多くの動的インターフェースに適合
● Ra 3.2 μm (125 μin):滑らかで精密アセンブリに適したニアネットシェイプ
● Ra 1.6 μm (63 μin):研磨後、鏡面のような美しい仕上がり
重要な洞察: Airset の金型は一貫してRa 6.3 μmを実現し、重要でない面の前加工が不要になることが多く、部品の総コストが 15 ～ 30% 削減されます。
二次仕上げ：鋳造表面の強化
金型の種類に関係なく、鋳造後の作業によって表面仕上げを改善できます。
●ショットブラスト： Raを30～40％低減し、スケールを除去してテクスチャを均一にします。
●振動仕上げ：エッジを滑らかにし、外観を向上します
●化成処理：塗装/陽極酸化処理のための表面処理
● CNC加工：重要なシール面やベアリング面のRa 0.8～1.6μmを実現
意思決定フレームワーク: どの金型が適していますか?
以下の場合はグリーンサンドを選択してください:
●年間生産量2,000個以上
●許容範囲は±0.5 mm以上です
●部品重量 >10 kg
●予算が主な制約
●表面の外観は重要ではない
以下の場合は Airset を選択してください:
●生産量：50～2,000個/年
●許容範囲: ±0.25 mm必要
●シール面の加工は最小限で済みます
●プロトタイプから生産までの柔軟性が必要
● 欠陥の削減はプレミアムの価値がある
次の場合は 3D プリントを選択してください:
●リードタイム <2週間
●数量 <100個
●内部チャネル/ゼロドラフトを備えた形状
●パターンコストが高すぎる
●生産ツールに投資する前に設計を検証している
OEM向けグローバルサプライチェーンの考慮事項
アジアのファウンドリーから調達する米国、欧州、オーストラリアのバイヤー向け:
●グリーンサンド:広く入手可能、最低の輸入コスト、標準合金に適している
● Airset:採用拡大中。環境コンプライアンスのために樹脂の品質（フランとポリウレタン）を検証
● 3Dプリント：ティア1ファウンドリに限定。異方性収縮に対するDFMレビューを確実に実施。印刷されたCADファイルのIP保護を考慮する。
プロのヒント:製造前に表面仕上げの要求を検証するために、サプライヤーにAAR (実際の面積粗さ) 写真とサンプル鋳造品を要求してください。
結論：ダイカスト戦略を最適化する
万能なソリューションは存在しません。生砂は、大量生産の堅牢な部品の経済性を最大化します。Airsetは、中量生産においてコストと精度のギャップを埋めます。3Dプリント金型は、試作品や複雑な少量生産部品の設計自由度とスピードを向上させます。
厳しい許容誤差、迅速な納期、または特定の表面仕上げを必要とするカスタムダイカストプロジェクトの場合、 3 つのテクノロジーすべてを提供する鋳造所と提携すると、製品のライフサイクル段階に合わせて成形方法を柔軟に調整できます。
精密ダイカスト部品の調達準備はできていますか?
F&Q-Techは、生砂型、エアセット型、3Dプリント型を用いたアルミニウム、亜鉛、マグネシウムのカスタムダイカストを専門としています。北米、ヨーロッパ、オーストラリアのOEMにサービスを提供し、以下のサービスを提供しています。
●エアセット技術により±0.25 mmまでの許容誤差を実現
● 3Dプリントされた金型を使って7日間で試作鋳造品を製作
●生産量は1個から50,000個以上まで
●二次加工、粉体塗装、組立サービス全般
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