現代の製造業における極度の精度を追求する中で、古くから存在する活気ある技術が復興を遂げています。それは精密鋳造です。ロストワックス鋳造としても知られるこの技術は、複雑な形状を持つニアネットシェイプ部品を製造できる能力から、数多くの業界で不可欠なものとなっています。この数千年前から存在するプロセスが、現代の産業において重要であり続ける理由は何でしょうか？
精密鋳造は、別名インベストメント鋳造またはロストワックス鋳造とも呼ばれ、古くから伝わる金属成形技術です。基本的なプロセスは、希望する鋳造品と同一のワックスパターンを作成し、それを複数の耐火材層でコーティングしてシェルモールドを形成することです。シェルが硬化した後、ワックスを溶かし、空洞を残します。次に、この空洞に溶融金属を注ぎ込み、最終的な部品に凝固させます。この方法は、優れた寸法精度、滑らかな表面、複雑な形状を持つ部品を製造することから、「精密」という名称が与えられています。
精密鋳造の起源は、紀元前3500年の古代エジプトと中国に遡り、職人が蜜蝋型を使用してジュエリーや装飾品を作成していました。何世紀にもわたる改良を経て、この技術は中世の教会の鐘や彫刻から大砲製造まで、さまざまな文明で応用されるようになりました。今日では、航空宇宙、自動車、医療技術分野にとって重要な製造方法となっています。
「インベストメント鋳造」という用語は、セラミックコーティングを繰り返し塗布してシェルモールドを構築するプロセスに由来しています。各層は、高品質の金属部品を製造できる耐久性のある構造を集合的に形成する「投資」を表しています。
精密鋳造の汎用性は、ほぼすべての金属部品の要件に及び、その主な制限はサイズです。一般的な用途には、石油・ガス設備、自動車部品、原子力部品、レース技術、鉄道システム、海洋ハードウェア、医療機器などがあります。このプロセスは、複雑な形状を製造し、設計上の制約を最小限に抑えることに優れています。ドラフト角をなくし、薄い壁（多くの場合、わずか2ミリメートル）を可能にします。3Dプリントされたワックスパターンと組み合わせると、さらに大きな設計の自由度と短いリードタイムが得られます。
精密鋳造は、従来の砂型鋳造と比較して優れた表面仕上げを実現し、ダイカストの品質に近づいています。
このプロセスは、機械加工を最小限に抑え、材料の無駄を減らしながら、複雑な設計に対応できるニアネットシェイプ部品を提供します。特に、組み立てられた部品を1つの鋳造品で置き換えることができる場合、溶接継手に関連するリスク（位置ずれや構造的故障など）を排除します。
この洗練された技術には、13の重要な段階が含まれます。
エンジニアは、製造可能性についてCAD設計を評価し、シミュレーションソフトウェアを使用して金属の流れと凝固パターンを分析します。
ワックス射出成形金型は3～6週間かけて製造されるか、または3Dプリンティングでワックスパターンを直接作成します。
ワックスパターンは、ゲートシステムに取り付けられ、「ツリー」を形成します。一部のアセンブリには、100を超える個々のパターンが含まれています。
複数のセラミックコーティングを塗布し、連続的な浸漬とスタッコ処理を通じて、堅牢なモールドシェルを作成します。
高圧蒸気でワックスパターンを溶かし、きれいな空洞を残します。
シェルは、セラミックを焼結させ、金属注湯中の熱衝撃を防ぐために、制御された加熱を受けます。
予熱されたシェルは、最適な充填のために、傾斜注湯誘導炉を介して溶融金属を受け取ります。
鋳造品は、冶金相変化が完了するまで、砂床で冷却されます。
振動装置は、セラミックシェルを凝固した金属から分離します。
個々の鋳造品は、ゲートシステムから切り離されます。
余分な材料の除去とショットピーニングにより、表面品質が向上します。
座標測定機と目視検査により、寸法適合性が検証されます。
完成した部品は、出荷または一時保管のために安全な梱包が行われます。
