精密鋳造(ロストワックス鋳造)シミュレーション:試作鋳込み前に湯回り不良や引け巣を予測・防止
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精密鋳造(Investment Casting / ロストワックス製法)は、複雑形状や薄肉構造、高精度な金属部品を一体成形できる優れた鋳造プロセスです。しかし、その製造工程の長さとコストの高さは、多くの技術者や経営者を悩ませる大きな壁でもあります。
金型の設計・製作から、ワックスパターンの射出、ツリーの組み立て、セラミックシェルの積層と脱ワックス、焼成、そして金属溶湯の鋳込みまで――。1つの試作を行うだけでも膨大な時間と試作コストが費やされます。
もし、実際の試作鋳込みを行う前に、湯まわり不良(misrun)や湯境(cold shut)、あるいは内部に潜む引け巣(shrinkage cavity)の発生箇所を正確に予測できたらどうでしょうか?
現場の勘と経験に頼る試作サイクルの限界
ロストワックス製法では、薄肉部での溶湯の温度降下による流動停止(insufficient flow / misrun)や、湯道(runner)や堰(gate)の方案設計ミスによる指向性凝固の失敗が、即座に不良率の増加へ直結します。
- トライ&エラーの繰り返し: 試作鋳物に湯まわり不良や引け巣が見つかるたびに、方案を変更し、ワックス型を修正し、再びシェルを巻き直して試作鋳込みを行う。
- 歩留まりの悪化: 引け巣を防ぐために過剰な押し湯(riser)や湯口系を設けた結果、歩留まり(yield)が低下し、製造コストを圧迫する。
- 納期の遅れ: 試作回数が進むごとにリードタイムが延び、競合他社にチャンスを奪われる。
「初回から欠陥のない製品を鋳込むことは不可能なのか?」 その解決策となるのが、コンピュータ上で鋳造現象を正確に可視化する鋳造CAEシミュレーションです。
ADSTEFANがもたらす「試作前の可視化」
鋳造シミュレーションシステム「ADSTEFAN」は、東北大学をはじめとする産学連携の研究成果をベースに開発され、ロストワックス/精密鋳造を含む多種多様な鋳造プロセスに幅広く適応しています。単なる欠陥予測ツールにとどまらず、発注元(OEM・Tier1顧客)へ品質の技術的根拠を提示し、新規案件を確実に獲得するための「強力な提案のツール」としてもご活用いただけます。
| 湯流れ解析 (Fluid Flow Analysis) |
溶湯(molten metal)の充填挙動、充填完了までの温度降下、流れの衝突を可視化。 湯まわり不良(misrun)や湯境(cold shut)、空気・スラグの巻き込みの発生危険部位を特定します。 |
|---|---|
| 凝固解析 (Solidification Analysis) |
鋳物内の温度勾配や凝固進行時間を正確に追跡。 最終凝固部(ホットスポット)を割り出し、引け巣(shrinkage cavity)やざく巣(micro porosity)の発生位置・大きさを定量的に評価します。 |
1. 湯流れ解析(Fluid Flow Analysis)で湯まわり不良を未然に防ぐ
薄肉で複雑な精密鋳造品では、シェル鋳型に注入された溶湯が完全にキャビティを満たす前に固まってしまう「湯まわり不良(misrun)」が頻出します。 ADSTEFANの湯流れ解析(Fluid Flow Analysis)を活用することで、溶湯が流れる速度や温度変化、流動停止のタイミングを正確に予測。鋳込み温度や注湯速度、ゲート位置の最適化を、パソコン上で何パターンも即座に検証できます。
2. 凝固解析で最適な押し湯・方案設計を実現する
溶湯が冷えて固まる際の凝固収縮によって生じる「引け巣(shrinkage cavity)」は、X線CT検査や破壊検査を行わなければ発見できない欠陥です。 ADSTEFANの凝固解析は、健全度評価や新山パラメータ等の高度な演算手法を用いて、製品内部の欠陥発生リスクを可視化。必要な部分だけに適切な押し湯を配置できるため、製品の品質向上と歩留まり向上の両立を実現します。
専門知識がなくても、PC1台で高速・簡単に解析
「シミュレーションソフトは導入や操作が難しそう」「解析結果が出るまでに何日もかかるのでは?」と懸念される必要はありません。ADSTEFANは現場の技術者が手軽に使えることを目指して設計されています。
- 3D CAD(STLデータ)のダイレクト取込: 複雑なシェル鋳型やツリー形状のデータも、直感的な自動メッシュ生成機能で素早く解析モデル化できます。
- 圧巻の解析スピード: 超並列計算(MPI)やGPU演算(GPGPU)に対応し、短時間で計算を完了。短時間でトライ&エラーを回すことが可能です。
- 豊富な材料データベース: 各種ステンレス鋼、耐熱合金、アルミ合金、銅合金など、精密鋳造で用いられる多彩な物性データを標準装備しています。
- ノウハウの標準化と属人化防止: ベテラン技術者の「勘と経験」だけに依存した設計から脱却。シミュレーション結果を会社共通のデジタル資産として蓄積することで、担当者の離職リスクに左右されない強い技術基盤を構築できます。
まずは「1年間」のライセンスで試してみませんか?
シミュレーションの導入による投資対効果(ROI)を実感するためには、実際の現場の製品でその予測精度を確かめていただくのが一番です。
タイ国内の精密鋳造(ロストワックス製法)現場においても多数の導入実績を誇る「ADSTEFAN」では、初期導入のハードルを下げるために年間ライセンスをご用意しています。
- タイ国内での豊富な実績: タイの精密鋳造(ロストワックス製法)現場で実証済みの鋳造シミュレーションソフトウェア。
- 試作削減で即回収: 試作コスト削減で、1年間のライセンス費用を回収。
- 充実の現地サポート: タイ語を含む多言語テクニカルサポートプラットフォームとハンズオン操作トレーニング。
- ノウハウの資産化: 自社の方案設計ノウハウを社内のデジタル資産として確実に蓄積。
「勘と経験」の鋳造から、「確信の持てる論理的な鋳造」へ。
試作鋳込みの前に、まずは1年、ADSTEFANで新しいシミュレーション運用を始めてみませんか?
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自社製品の3Dモデルを使用したベンチマーク解析テストや、ライセンス料金プランに関するご相談を随時承っております。お気軽にお問い合わせください。

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