自動車ターボチャージャーキャッスルのマニュアルモデル：複雑な砂型鋳物の高精度CNC代替案

顧客背景

ある国際的な自動車部品の一次サプライヤーは、次世代のターボチャージャーを開発するための金属マニュアルモデルを検証するために必要でした。元のプロセスでは砂型鋳造が採用されており、6週間もの期間がかかり、設計変更ごとに新たな型を再製しなければならず、エンジンとの適合プロジェクトの進行を大幅に遅らせていました。顧客は、型を使用せず、迅速に納入できる金属マニュアルモデルの制作方法を探していました。

課題

• 形状が複雑：ターボチャージャーキャッスルには螺旋流路、フランジ取り付け面、センサーインターフェースなどの複雑な特徴が含まれており、内部流路の表面粗さはRa3.2と求められました。
• 材料が厳しい：850℃までの熱気への耐えられる高温耐性のある鋳鉄合金（GGG40に近い）が必要です。
• 精度の要求：フランジ面の平面度は0.05mmで、取り付け穴の位置度は±0.1mmであり、タービン葉車とのギャップは0.2mm以内に制御する必要があります。
• 納期の圧力：顧客にはわずか15日しかなく、組み立てテスト可能な金属マニュアルモデルを手に入れる必要があります。

解決策

イーリューディアテクノロジーは24時間以内にDFM分析を行い、革新的な提案をしました：

• プロセスフロー：鋳造の考えをあきらめ、五軸CNCによる一体加工を採用しました。鋳鉄材料の硬さと切削抵抗の大きさを考慮し、セラミックのミリングツールと高圧内冷戦略を選択しました。
• 加工戦略：キャッスルを3つの独立した部分（吸入側、螺旋本体、排出側）に分割して個別に加工し、精密な定位ピンとボルトで組み立てる方法を取りました。内部流路はボールエンドミルで精加工し、ポリッシュホイールを使って手作業で仕上げました。
• 後処理：すべてのフランジ面をRa1.6までに精密ミリングし、組み合わせ面に高温防着剤を塗布しました。キャッスルに対して気密性試験を行い、漏れがないことを確認しました。
• 品質検査：三次元測定機ですべての重要な寸法を検査し、全寸法報告書を提供しました。

結果

• 12日目には2セットの完全なターボチャージャーキャッスルの金属マニュアルモデルを納品（予定は15日）。顧客はエンジン台座に組み込みました。
• 600時間の高温サイクル試験を通過し、変形や亀裂が見られませんでした。
• 型の費用が不要だったため、顧客の設計反復コストが大幅に減少し、以降2回の修正を行いました。それぞれが一週間以内に新しいマニュアルモデルを入手できました。
• 顧客はこの「CNCで直接複雑なキャッスルを加工する」方法を内部の迅速開発ガイドラインに含め、他の鋳物製品の初期検証に使用しています。

「イーリューディアはほぼ不可能とされていた複雑な流路キャッスルをCNCで実現し、金型を作成する前にすべての性能検証を完了させました。」