素材や加工方法を見直したい

STORY

自動車メーカーは進化するテクノロジーに対応すべく、車載半導体部品の製造工程において変革を断行している。金属から樹脂への素材変更もその一つ。代表的な例が、従来のアルミニウム製からポリイミド樹脂・MCナイロンへの変換である。部品を軽量化し、機械自体の費用や稼働コストを抑え、製造効率を高める。競合同士がそのための技術を競い合っていた。 Ｆ・Ｓ・エンジニアリングに取引先の自動車部品メーカーから依頼があったのは、そんな厳しい競争の中、変化を求められていたからだった。｢車載半導体の製造ラインで使用しているガイドブロックを、現状の性能は維持しつつ、コストダウンしたい…｣。 そこで提案されたのが、従来のアルミニウムで作られた金属製部品を樹脂で作り変えるという挑戦的なアイデアだった。

迫る納期と素材の選択

まず素材は、MCナイロンの中でも静電気のリスクに対応した帯電防止グレードを有するMC501CDR6を採用。アルミより安価な樹脂材で生産コストを抑えることを提案した。また、製造機器自体の軽量化を図りつつ、部品の耐摩耗性・摺動性を確立してスムーズな製造動作を計画した。寸法精度も実作業レベルで検証し、従来のアルミで±0.01公差としていた箇所がそこまでの精度を必要としないことを確認。±0.05に公差許容し、図面変更が行われた。

当該パーツのガイドブロックは、縫い付け用の穴2箇所の位置が近く、素材特性を考慮した加工が必要だった。MCナイロンという縮みやすい樹脂を図面寸法どおりで加工した場合、製品を実際に機械設備へ取り付けるまでに寸法変化を起こしてしまうリスクがあるからだ。公差範囲に納める寸法を明確に意識しながら、加工後に寸法変化することを計算して、あえて図面の数値を調整して切削加工する。熟練の知識と経験からなる、樹脂切削の高い技術が発揮された。

加工は自動で工具を交換する機能を有し、連続で効率よく加工を行うことができるマシニングセンタ｢ＦＡＮＵＣ　α-Ｔ21iEL｣で行った。弊社が所有するロボドリルは、高精度な解析・制御システム・高速位置決め・形状誤差を最小限に止める高能率を備えた主軸30番の高速万能AI CNCドリルで、MC501CDR6で製作するガイドブロックの複雑な段差形状やザグリ穴加工、細かな溝加工・自由曲面をスムーズかつ的確に加工した。

この素材変更は、コストダウンはもちろん、車載半導体の製造工程の性能向上と耐久性の向上も目指している。 ポリイミド樹脂は高い耐熱性を持ち、電気絶縁性にも優れている。これにより、半導体の高温環境での信頼性が向上し、車載エレクトロニクスの性能向上に寄与している。また、金属よりも軽量で、製造工程においても柔軟性があり、設計の自由度を高めることになった。
樹脂の軽さと柔軟性が、部品の設計・製造に機能的にも価格的にも革命をもたらすことを確信したＦ・Ｓ・エンジニアリング第一製造部のエンジニア達は、各部門のスタッフを巻き込んでMCナイロンの切削加工法について研究と試作に取り組んだ。そして、MC501CDR6の特性を理解し、加工技術を検討する中で、金属にはない軽さや耐久性、そしてコストダウンを引き出す方法をついに見つけ出したのだった。

困難な道のりを歩みながらも“高性能・低コスト”という確かな成功を掴み取り、樹脂のポテンシャルがもたらす未知の可能性にあらためて期待感が高まった。

安価で安定供給できる樹脂パーツであれば、コストダウンが現実になる。
金属部品を樹脂に変更することで、約60％程度の軽量化が実現できる。
軽量化が達成できれば、機械設備に必要な電力などの稼働エネルギーを削減できる。

樹脂の特性を理解し、適材適所のアプローチができれば、金属に代わりエンジニアプラスチックが製造工程の主軸になるのだ。

試行錯誤が続いたが、エンジニア達は「樹脂パーツ主体の効率的な製造現場」を信じて立ち上がり、新しい部品を成功裏に完成させた。

それは、Ｆ・Ｓ・エンジニアリングが樹脂の可能性を広げる冒険に、大きな一歩を踏み出した瞬間だった。