実機トライからの脱却！DEFORMで進化する鍛造現場の高度活用事例

経験と試作に頼るしかなかった鍛造現場

かつての鍛造現場では、ブランク材の大きさや重量、切断長さといった初期条件、金型仕様まで含め、設計だけで決めきることは難しく、「実機での試作」を通じて詰めていくのが一般的でした。似た形状の製品であれば、「この形で中間工程を打てば、おそらく仕上がるだろう」といった経験値をもとに条件を決め、「実際に鍛造して確認する」という進め方が主流でした。

例えば、ブランク材の重量設定においても、製品重量に対してプラスマイナス10gずつ異なる材料を複数パターン用意し、それぞれを実機でトライ。「この重量では形にならない」「この条件ならいけそうだが、まだ不足しているかも…」と試行錯誤を繰り返しながら、最適条件を探っていく必要がありました。
最終的には、やや余肉を持たせた状態で鍛造し、後工程の切削で製品形状に仕上げる、といった判断が取られるケースも少なくありませんでした。

シミュレーションは「不具合対策」のためのツールだった

㈱ASAHI FORGE様がDEFORMを導入されたのは、2000年代初頭に遡ります。当時の業界内は、簡易的な金型モデルを用い、粘土などを押しつぶして材料の流れを確認するといったアナログな手法が主流であり、鍛造現象の把握や検証には大きな制約がありました。

そのような中で導入されたDEFORMも、当初は主に「不具合対策」のためのツールとして活用されていました。実機で問題が発生した際に、その原因を解析し、どの工程や条件に起因するのかを可視化する――いわば、トラブルシューティングのための“後追い”の用途が中心だったのです。

2010年頃までは、このような使い方が主流であり、シミュレーションはあくまで補助的な位置づけにとどまっていました。

試作前に“決める”という発想への転換

しかしその後、DEFORMの活用は徐々に変化していき、次第に「試作前にシミュレーションで検証する」という使い方へとシフトしていきました。
特に大きな変化が現れたのが、ブランク材の重量設定や材料流動の予測といった工程です。従来は複数パターンの試作を繰り返し決定していた条件を、シミュレーション上で事前に検証し、最適な値を導き出すことが可能になりました。

その結果、実機での試作は、ほぼ一度のトライで成立するケースも増え、これまで当たり前とされてきた試作回数や手戻りは大幅に削減されています。鍛造プロセスにおける意思決定は、「やってみて判断する」ものから、「事前に検証して決める」ものへと大きく変化したのです。

中間工程の設計を左右する、材料流動と充填タイミングの制御

鍛造成形において最終製品の品質を左右するのは、仕上げ工程だけではありません。中間工程において、材料の体積配分や充填状態をいかに適切に整えるかが、成形の成否を大きく左右します。

特に自動車部品では、鍛流線（メタルフロー）による強度確保が重要であり、材料の流れが変わることでその状態も変化してしまいます。そのため、大きな設計変更が許されない中で、試作による調整には大きな制約が伴っていました。

※上記シミュレーション画像は、実際の製品形状とは異なる類似モデルを用いて再現したイメージです。

こうした課題に対し、大きな変化をもたらしたのがDEFORMによるシミュレーションの活用です。
例えば、ハブ形状のように上部ボス、下部ボス、リブといった複数の形状要素を持つ製品では、それぞれの部位に対して「どのタイミングで材料を充填させるか」が重要になります。一部の部位に先に材料が充満すると、その箇所で流動が止まり、他の部位へ流入する際に過剰な負荷が発生します。これが金型破損の要因となるケースも少なくありません。

そのため理想的には、各部位に対してできるだけ同じタイミングで材料を充填させる必要があります。しかし、こうした材料の流動順序や挙動は金型内部で起こるため、従来は直接確認することができませんでした。

DEFORMを活用することで、材料流動の挙動や各部位にかかる負荷の分布を事前に可視化することが可能になります。これにより、「どの工程で、どのような形状にすれば安定した成形が成立するか」を、試作前の段階で検証できるようになりました。

DEFORMを起点とした独自の製造プロセス

㈱ASAHI FORGE様では、DEFORMを活用したシミュレーションを起点に、設計から製造・出荷までを一気通貫で進める独自の製造プロセスを構築しています。

まず、シミュレーションにより材料の体積配分や必要重量を事前に確定できるため、図面の書き始めの段階で、金型と製品に使用する材料条件まで見通しを立てることが可能です。
例えば、設計初日にはある程度の金型図面を作成し、その日のうちにシミュレーションを実行。解析は退社前に実行しておけば、概ね翌日には結果が得られます。その結果をもとに「この形状で成形可能」と判断できれば、金型の材料サイズおよびブランク重量が確定します。

ここからの工程スピードが、同社の大きな特長です。
確定した材料は社内で即座に切断され、そのまま金型製造工程へと移行します。一般的には材料手配を外部に依頼するため、ここだけで1～2週間を要するケースも少なくありませんが、同社ではすべてを社内で完結できるため、リードタイムを大幅に短縮することが可能です。

さらに、金型製作においては「切削」「熱処理」「仕上げ」といった各工程を社内で連続して行えます。通常、工程ごとに外部手配や待ち時間が発生しますが、同社ではすべてを社内で完結できるため、設計確定後すぐに次工程へと移行できます。

一方で、鍛造に用いるブランク材についても、初期シミュレーションの段階で重量が確定しているので、あらかじめ切断準備を進めておけます。そのため、金型完成のタイミングに合わせて、スムーズに試作工程へと移行できるのです。

このように、シミュレーションによって設計初期段階で意思決定を完結させ、その結果を起点に各工程を連続的に接続させる。結果、従来では考えられなかった短期間での立ち上げが実現されています。

シミュレーションデータの蓄積と、組織全体への浸透

さらに特筆すべきは、シミュレーションを通じて蓄積されてきた知見の存在です。成功した条件だけでなく、過去の失敗事例や検証結果も含めてデータとして蓄積されており、新規製品の検討時には、これらを活用した高精度な意思決定が可能となっています。

現在では各工場から解析依頼が寄せられるなど、DEFORMは設計・開発プロセスの中核として機能するようになっています。個別課題の解決にとどまらず、全社的な技術基盤として活用されている点も、大きな特長といえるでしょう。

かつてはベテラン技術者の経験として属人的に蓄積されていた知識が、シミュレーションを通じて組織全体の資産へと転換されている――。このような知見の蓄積と活用の循環が、他社には容易に模倣できない競争優位を生み出しています。

㈱ASAHI FORGE様は、創業88年の歴史を持つ鍛造専業メーカーです。長年にわたり鍛造技術を磨き続けてきた同社は、自動車部品を中心に、ホイールハブや、等速ジョイント、ベアリング部品など、強度と精度が求められる分野で豊富な実績を有しています。

同社の大きな特長は、多品種少ロットにも対応できる柔軟な生産体制にあります。切断・加熱から金型設計・製作、鍛造までを一貫して社内で対応できるため、試作段階においても迅速な立ち上げが可能です。

さらに、DEFORMによるシミュレーションを活用することで、試作でありながら量産と同等レベルの完成度・精度を早期に実現できる点も大きな強みとなっています。
また、一般的に普及しているQDC（クイックダイチェンジ）に依存しない従来型の段取り方式を活かし、金型交換や条件変更において高い対応スピードを確保している点も特徴です。これにより、量産ラインを大きく止めることなく試作対応を行えるほか、お客様からの細かな要望にも迅速に応えることができます。

こうした体制により、開発初期の段階からプロジェクトに参画し、量産を見据えた「高品質な試作製品」を提供できる点は、同社ならではの価値と言えるでしょう。実際に、国内大手自動車部品メーカーとの長年の取引実績に加え、アメリカにも生産拠点を展開し、鍛造専業メーカーとして現地でも事業を成立させている点は、同社の対応力を示す大きな特長の一つです。

長年の鍛造技術に裏打ちされた現場力と、シミュレーションを活用した高度な工程設計力を併せ持つ同社。鍛造分野における高付加価値なものづくりを支える存在として、今後さらなる技術発展が期待される企業様です。