製造現場では、コスト削減や強度の確保、軽量化を実現する工法として「板鍛造（いたたんぞう）」が注目されています。
これまでは「削り出し（切削加工）で作るしかない」「複数の部品を溶接して組み立てるしかない」と考えられていた製品でも、板鍛造を活用することで、材料の使用量や加工工程を減らせる場合があります。
しかし、板鍛造はどのような形状でも作れる万能な加工方法ではありません。
板鍛造による工法転換を検討する際には、「何ができるのか」だけでなく、「どのような形状が難しいのか」「どこまで板鍛造で作り、どこから別の加工方法を使うのか」を理解しておくことが重要です。
今回は、板鍛造の基本的な特徴から、板鍛造でできること、難しいこと、そして工法転換を成功させるためのポイントについて、順送プレス加工の視点から解説します。
板鍛造（いたたんぞう）とは？普通のプレス加工や切削加工との違い
板鍛造とは、簡単に言えば、板材を素材とし、鍛造のように材料を圧縮・流動させながら、局部的な増肉や押出しなどの立体形状を成形する加工方法です。
一般的な板金プレスでは、抜き・曲げ・絞りなどによって板材を目的の形状に成形します。
一方、板鍛造では、こうした板材の成形に加えて、材料を局部的に押しつぶしたり、押し出したりすることで、板厚を変化させたり、部分的に厚みを持たせたりします。
つまり、板鍛造の大きな特徴は、
板材をただ「曲げる・抜く」のではなく、材料を必要な場所へ移動させながら形状を作ること
にあります。
板鍛造は、板成形と鍛造の特徴を組み合わせることで、通常の板金プレスだけでは作りにくかった厚みの変化や立体的な形状を実現するための技術です。
普通のプレス加工との違い
「普通のプレス加工」といっても、実際にはさまざまな加工方法があります。
代表的なものが、
- 抜き加工
- 曲げ加工
- 絞り加工
- バーリング加工
- エンボス加工
などです。
特に絞り加工では、材料を金型へ引き込みながら立体的な形状を作るため、加工によって板厚が変化する場合があります。
そのため、「通常のプレス加工では板厚は必ず一定」と考えるのは正確ではありません。
板鍛造との大きな違いは、板材の成形に加えて、鍛造のような強い圧縮を利用し、板厚を積極的に変化させることにあります。
例えば、必要な部分だけを厚くする「増肉」や、材料を押し出して突起を作る加工などが板鍛造の代表的な使い方です。
切削加工（削り出し）との違いと強度上のメリット
切削加工は、金属の塊や板材から不要な部分を削り取り、形状を作る加工方法です。
形状によっては、多くの材料を削り取ることになるため、切粉が発生し、材料費や加工時間が増える原因になります。
一方、板鍛造では、材料を削って除去するのではなく、材料を必要な方向へ移動させながら形状を作ります。
そのため、切削加工と比較して、材料を有効に利用しやすく、材料使用量を抑えられる可能性があります。
ただし、順送プレス加工では製品の外形や配置、キャリアなどによってスクラップが発生します。
したがって、「板鍛造なら材料ロスがない」という意味ではありません。
あくまで、材料を大量に削り取る切削加工と比較して、材料を効率よく使える可能性があるということです。
また、板鍛造では、材料を切削によって大きく除去するのではなく、材料を塑性変形させて形状を作るため、材料の流れを活かした形状形成が可能です。形状や材料、加工条件によっては、切削加工と比較して強度面で有利になる場合があります。
さらに、必要な部分だけを厚くする「増肉加工」を利用すれば、強度が必要な部分を補強しながら、それ以外の部分を必要以上に厚くしない設計も可能です。
板鍛造でできること｜工法転換で大幅なコストダウンを実現
板鍛造を活用することで、これまで切削加工や複数部品の組み立てが必要だった製品を、プレス加工へ工法転換できる可能性があります。
代表的なのが、ボス形状の形成、部分的な増肉、部品の一体化などです。
ボス形状の形成
「ボス」とは、部品の一部に設けられた、周囲より高さのある取付部や支持部のことです。
例えば、
- 軸を通す部分
- ベアリングなどを保持する部分
- ネジ穴を設ける部分
- 他の部品との位置決めに使う部分
などがあります。
ボスの内側は、必ずしも円形とは限りません。
円形の穴だけでなく、四角形などの異形穴を持つボスもあります。
板鍛造では、材料を局部的に押し出したり、周囲の材料を必要な場所へ移動させたりすることで、板厚以上の高さを持つボスを形成できる場合があります。
これにより、従来は切削加工などで製作していた形状を、プレス加工へ工法転換できる可能性があります。
実際に当社でも、住宅機器用の「角穴付きボス」について、順送加工と板鍛造を組み合わせた加工事例があります。この製品は「機械加工からの工法転換」の事例として紹介しています。
部分的な補強
板鍛造の特徴の一つが、必要な部分だけ厚みを増やす「増肉加工」です。
例えば、製品の中でボルトの締結部や荷重が集中する部分だけを厚くし、それ以外の部分は必要以上に厚くしない、といった設計が考えられます。
イメージとしては、
「製品全体を厚くする」のではなく、「必要なところだけ厚くする」
という考え方です。
これにより、強度が必要な部分を補強しながら、製品全体の軽量化や製品形状や材料取りによっては、切削加工より材料使用量を抑えられる可能性があります。
ただし、どの部分でも自由に厚くできるわけではありません。
材料がどの方向へ流れるのか、どの程度の増肉が可能なのか、割れや金型への負担が問題にならないかなどを考えた金型設計が必要です。
当社でも、順送加工と板鍛造を組み合わせた「段付ナット」や「リング」など、部分的な増肉加工を行った事例があります。
部品の一体化
板鍛造では、別部品として取り付けていた形状を、製品の一部として成形できる場合があります。
例えば、従来は別部品のピンを製作して圧入していたものを、板鍛造によって突起として一体成形する方法です。
この場合、板鍛造で「ピンそのものを別部品なしで作る」というより、ピンとして機能する突起を製品と一体で成形するという考え方になります。
これによって、別部品の製作・購入や圧入などの組立工程を削減できる可能性があります。
つまり、板鍛造による「一体化」とは、ナットやブラケットなどを何でも金属板から作り出すという意味ではありません。
別部品を使わなくても機能を実現できる形状に設計変更することがポイントです。
このような一体化は、部品点数の削減だけでなく、組立工程の削減や品質の安定にもつながります。
順送加工との組み合わせ
板鍛造は、順送プレス加工と組み合わせることで、さらに大きなメリットを生み出せます。
順送加工では、材料を金型の中で順番に送りながら、複数の加工を連続して行います。
そこに板鍛造の工程を組み込むことで、
抜き → 曲げ → 板鍛造 → 仕上げ
といった複数の工程を、1台のプレス機の中で連続して行える場合があります。
これにより、後工程の切削加工や組立工程を減らし、大量生産に適した加工方法へ工法転換できる可能性があります。
当社でも、順送加工と板鍛造を組み合わせ、機械加工から工法転換した事例を複数取り扱っています。
正直に伝える！板鍛造で難しいこと・できないこと
板鍛造には大きな可能性がありますが、どのような製品でも板鍛造にできるわけではありません。
特に重要なのが、材料をどこまで動かせるか、必要な精度をどこまで確保できるか、そして金型やプレス機が加工に耐えられるかという点です。
材料を動かせる量には限界がある
板鍛造では、材料を押しつぶしたり押し出したりして、必要な場所へ移動させます。
しかし、材料は自由自在に動くわけではありません。
例えば、非常に薄い板材から極端に高いボスを一度に作ったり、一部分だけを大幅に厚くしたりすることは難しくなります。
材料を無理に動かそうとすると、
- 割れ
- 破断
- シワ
- 材料不足
- 金型への過大な負荷
などの問題が発生する可能性があります。
また、複雑な三次元形状や自由曲面なども、形状によっては板鍛造だけで作ることが難しくなります。
重要なのは、「その形状が板鍛造で作れるか」だけではなく、材料をどの方向へ流せば目的の形状になるのかを考えることです。
高い精度が必要な部分は後加工が必要になる場合がある
板鍛造は比較的高い精度の形状を作ることができますが、一般的な板鍛造ですべての寸法を切削加工と同じように仕上げられるわけではありません。
特に、非常に厳しい寸法公差や真円度などが必要な部分では、板鍛造で大まかな形状を作り、その後に切削加工や研削加工で仕上げる方法が適しています。
一方で、精密鍛造のように、鍛造段階で高い精度を狙い、後加工を減らしたり不要にしたりする技術もあります。
そのため、「板鍛造では高精度加工ができない」と一律に考えるのではなく、必要な精度に対して、板鍛造だけで対応するのか、後加工を組み合わせるのかを工程全体で判断することが重要です。
少量生産では金型費用が負担になる場合がある
板鍛造では、製品専用の金型が必要になります。
そのため、月産数十個などの少量生産では、金型費用を含めたトータルコストで考えると、切削加工の方が有利になる場合があります。
一方で、大量生産になるほど、1個あたりの金型費用を分散できるため、板鍛造への工法転換によるメリットが出やすくなります。
つまり、
板鍛造にできるかどうかだけでなく、何個作るのかまで含めて工法を判断することが大切です。
金型とプレス機への負担が大きい
板鍛造では、材料を強く圧縮するため、大きな加工荷重が発生します。
そのため、一般的な板金プレスよりも、金型に大きな負担がかかる場合があります。
金型には高い強度や精度が求められ、加工内容によっては高剛性のプレス機も必要になります。
また、材料が硬かったり、変形しにくかったりする場合は、必要な加工荷重が大きくなり、金型の損傷リスクも高くなります。
そのため、板鍛造では、
- 製品形状
- 材料の硬さや延性
- 必要な加工荷重
- 金型の強度
- プレス機の能力
をまとめて検討する必要があります。
板鍛造を成功させるための重要なポイント
板鍛造を量産へつなげるためには、「形状が作れるか」だけでなく、安定して作り続けられるかまで考える必要があります。
工程を分けて少しずつ成形する
材料を一度の加工で大きく変形させようとすると、材料が追従できず、割れや破断につながる可能性があります。
そのため、製品形状によっては、複数の工程に分けて少しずつ材料を移動させながら成形します。
例えば、
- 材料を予備成形する
- 必要な部分へ材料を移動させる
- 増肉や押出しを行う
- 最終形状を整える
といった考え方です。
ただし、必要な工程数や加工方法は製品形状や材料によって異なります。
「一発で作れるか」だけでなく、材料を無理なく流すためにはどのような工程が必要なのかを考えることが重要です。
適切な潤滑管理
板鍛造では、金属と金型の間に大きな力がかかります。
そのため、条件によっては金属と金型が擦れ、「かじり」などの問題が発生することがあります。
適切な油剤や潤滑条件を設定し、材料が金型の中でスムーズに動ける状態を作ることが重要です。
潤滑状態が安定すれば、製品品質だけでなく、金型の寿命にも影響します。
実際の工法転換事例｜切削加工から板鍛造＋順送加工へ
ここまで板鍛造の特徴や限界について説明してきました。
では、実際にどのような工法転換ができるのでしょうか。
ここでは、当社で実際に取り組んだ事例をご紹介します。
展示会でのご相談が工法転換のきっかけに
当社では、金属プレス加工や工法転換に関する技術を紹介するため、定期的に展示会へ出展しています。
この製品も、展示会での出会いがきっかけとなった製品です。
もともとは、ダイカスト+切削加工によって製作されていた部品でした。
製品を見ると、平らな板材だけではなく、中央部分に高さのあるボス形状があります。
さらに、その内側には円形ではない角穴が設けられています。
こうした形状を、切削加工ではなくプレス加工で作れないかというところから、工法転換の検討が始まりました。
そこで当社では、板鍛造を組み合わせた順送プレス加工による製造方法を検討しました。
板鍛造によって必要な部分へ材料を移動させながらボス形状を作り、そのほかの加工と組み合わせることで、従来の切削加工とは異なる量産方法を実現しました。
この事例のように、板鍛造による工法転換では、単純に「切削をプレスに置き換える」のではありません。
製品の形状を確認し、
- どこに材料を集めるか
- どの工程で材料を動かすか
- どこまで板鍛造で成形するか
- どの部分を別工程で仕上げるか
- 順送金型の中でどこまで連続加工するか
といったことを一つずつ検討していきます。
実際の工法転換では「すべてを板鍛造にする」のではなく、最適な加工方法を選ぶ
板鍛造による工法転換を検討するときに、最も重要なのは「何でもプレス化する」ことではありません。
例えば、切削加工で作っている製品を板鍛造へ変更するとしても、
- どの部分を板鍛造で作るのか
- どの部分は切削加工を残すのか
- どこまで精度を板鍛造で出すのか
- 何工程に分けるのか
- 月に何個生産するのか
によって、最適な工法は変わります。
場合によっては、板鍛造と切削加工を組み合わせた方が、すべてを板鍛造で作るよりも合理的なこともあります。
つまり、工法転換で重要なのは、
「板鍛造にすること」ではなく、「製品全体として最も効率の良い作り方に変えること」
です。
当社の加工事例でも、機械加工から板鍛造へ工法転換したボスやストッパー、増肉加工を取り入れた部品など、製品形状に合わせてさまざまな板鍛造・順送加工を行っています。
金型を社内で設計・製作できるメーカーが強い理由
板鍛造による工法転換では、製品形状だけでなく、材料の流れ方や金型への負荷、工程の順番まで考える必要があります。
そのため、金型を社内で設計・製作できるメーカーには大きなメリットがあります。
例えば、
- 図面の段階で板鍛造への工法転換が可能か検討できる
- 材料の流れを考えて工程を設計できる
- 難しい形状でも、形状変更や後加工併用などの代替案を検討できる
- トライ後の金型修正や調整を迅速に行える
といった対応が可能です。
板鍛造では、最初からすべてが計算通りになるとは限りません。
実際に金型を製作してトライし、材料の流れや成形状態を確認したうえで、金型を調整することもあります。
金型設計・製作を社内で行っていれば、設計と現場の距離が近いため、こうした改善を進めやすくなります。
また、板鍛造だけにこだわるのではなく、
プレス加工・板鍛造・切削加工・溶接などの中から、製品に合った工法を比較する
ことも重要です。
展示会でのご相談から、工法転換につながっています
当社では、金属プレス加工や順送加工、板鍛造による工法転換をご提案するため、各種展示会へ定期的に出展しています。
展示会では、
- 「現在、切削加工している部品をプレス化できないか」
- 「この形状は板鍛造で作れないか」
- 「加工工程を減らしてコストダウンできないか」
- 「複数の部品を一体化できないか」
といったご相談をいただくことがあります。
今回ご紹介した製品も、展示会でのご相談がきっかけとなり、工法検討から量産につながった製品です。
板鍛造による工法転換は、完成した図面だけを見て判断するのではなく、製品の機能や生産数量、現在の加工方法などを含めて検討することで、新しい可能性が見つかることがあります。
「まだ具体的な図面変更までは考えていない」
「とりあえずプレス化できるか聞いてみたい」
という段階でのご相談でも構いません。
当社では、順送プレス加工・板鍛造・金型設計製作の技術を活かし、製品形状や生産数量などを踏まえて、工法転換の可能性を検討します。
今後も各種展示会への出展を予定していますので、展示会で当社ブースを見かけた際には、ぜひお気軽にお声がけください。
まとめ｜板鍛造は「できること」と「できないこと」を見極めることが重要
板鍛造は、板材の成形に鍛造の技術を組み合わせることで、通常のプレス加工では作りにくかった厚みの変化や立体的な形状を実現できる加工技術です。
特に、
- 高さのあるボス形状
- 必要な部分だけを厚くする増肉
- 別部品を減らす一体化
- 切削加工からの工法転換
- 順送加工との組み合わせ
などで、大きな可能性があります。
一方で、材料を動かせる量には限界があり、複雑な形状や厳しい精度要求、少量生産などでは、板鍛造が最適とは限りません。
また、板鍛造では金型やプレス機にも大きな負担がかかるため、製品形状・材料・金型・設備・生産数量をまとめて検討する必要があります。
だからこそ重要なのは、
「この部品は板鍛造で作れるか？」だけではなく、「この部品を、どの工法で作るのが一番良いか？」を考えることです。
図面が完全に固まった後では、工法変更が難しくなる場合があります。
「切削加工している部品をプレス化できないか」
「このボスを板鍛造で作れないか」
「必要な部分だけ増肉して軽量化できないか」
といった検討は、できるだけ早い段階から行うことが重要です。
板鍛造を含めた工法転換を検討されている場合は、製品の形状や材質、生産数量などを踏まえ、プレス加工・板鍛造・切削加工などを比較しながら、最適な製造方法を検討することをおすすめします。
