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技術コラム

アルミ加工品への置き換えで実現する コストダウンと高性能化

材料費が高騰している中で、製造コストの最適化がますます重要になっています。

そんな中、アルミニウムは、その優れた特性から、機械装置・部品の高性能化・コストダウンを実現することができます。その他、加工時間の短縮や、設計の自由度向上なども見込めます。このようにメリットが大きい反面、置き換えには押さえるべきポイントも存在します。

そこで本記事では、アルミ加工品へ置き換えることによるメリットから、依頼時のポイントまで具体的にご紹介します。

アルミニウムに置き換える主なメリット

アルミニウムは優れた特性を活かし、製品の機能性を高めることができます。

軽量化によるコストダウンや機能性の向上

アルミの密度は鉄や銅と比較して約1/3です。これは、単に製品を軽くするだけでなく、特に可動部を持つ装置において大きなメリットがあります。例えば、可動部品の軽量化が実現できると、慣性力を低減でき、より高速化を可能にするとともに、駆動にかかるエネルギー消費を抑えることにつながります。

また最終製品の軽量化にもつながりますので、輸送時の積載量増加や燃費改善に直結し、ランニングコストの低減に貢献します。

熱伝導性に優れ、熱対策が必要な製品に最適

鉄やステンレス鋼と比較して、アルミニウムは熱伝導率が非常に高いです。そのため、効率的に放熱を行うことが可能です。この特性を活かし、ヒートシンク、放熱筐体、熱交換器、発熱量の大きい産業機器やパワーデバイスに使用されます。

高い耐食性と意匠性を実現できる

アルミは表面に酸化皮膜(不動態皮膜)を自然に形成するため、防錆性に優れています。更に、アルマイトなどの表面処理を施すことで、高い耐食性を維持することができ、製品の長寿命化とメンテナンスコストの削減に繋がります。

また、アルマイト処理は、光沢感を生み、着色も可能ですので、意匠性の高い製品づくりを行うことができます。

 

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アルミ加工へ置き換える際の注意点・依頼時のポイント

上記のようにアルミは多くのメリットがありますが、アルミへの置き換えの際には、以下の点に注意することが重要です。

ポイント①:肉厚を増す、リブを入れるなど強度を高める設計を行う

アルミは鉄などと比較して強度が劣るため、同じ形状や厚みではたわみやすいです。

用途や使用環境にもよりますが、リブや補強材の配置、肉厚を厚くするなど、強度を高める設計を行う他、角部には十分なRを設け、応力集中を防ぐといった、疲労強度対策を行うことも重要です。

ポイント②:熱膨張による変形・寸法変化を考慮した設計を行う

アルミは熱膨張率が高いため、温度変化の激しい環境下や、異種材料と組み合わせての使用は、熱応力による変形や寸法変化に注意が必要です。したがって、異種材との接合が必要な場合は、接合部にクリアランス(隙間)を大きくとる、または弾力性のある緩衝材を挟むなどの対策で、熱応力を逃がします。また、熱膨張を考慮した公差設計を行うことも重要です。

ポイント③:使用用途に合わせたアルミ合金種の選定を行う

アルミには、A5052、A6061、A7075など、数多くの合金種があり、それぞれ強度、耐食性、溶接性、切削性が大きく異なります。したがって、求める性能(高強度・高耐食性・高溶接性など)を明確にし、アルミ加工に精通したメーカーに依頼をすることが必要です。

 

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