技術革新を続ける　鋳物産業

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　鋳物産業は戦後、自動車製造技術と密接に関わりあいながら発達してきた。日本国内の鋳物生産量の約６０％、ダイカスト生産量の９０％近くが自動車向けと言われている。エンジンや足回り部品の鋳物は量産技術が確立され、事業者の規模も大きい。一方、工作機械や産業機械に用いられる銑鉄鋳物の生産事業者は多品種小ロット品が主力で、小規模なため、技術者や後継者不足に悩まされているのが現状だ。産業機械だけでなく、半導体製造装置、高度医療機器にも使用されるこうした鋳物の生産量は、国内製造業の現状を計るバロメーターでもある。

銅合金鋳物生産約９９５億円

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　溶融した金属を鋳型に流し込み製造する鋳物やダイカスト技術は、日本国内では１８６０年代に産業化が大きく進み、造船技術が発達したことにより広がりを見せた。戦後は工作機械や生産機械を主要な需要先として復興を支え、高度経済成長期以降は自動車産業を最大の需要先とし、成長を続けてきた。エンジン部品や足回り品、ブレーキ部品などあらゆる部品で自動車を構成する重要な要素として使われている。量産技術も確立されており、事業者の規模も大きい。現在では国内の鋳造需要の約６割が自動車産業向けだとされている。

　日本の製造業の成長とともに発展を続けてきた鋳物産業だが、大きく変化する時代に伴いさまざまな課題が発生している。経済産業省がまとめた２０２３年の鉄鋼・非鉄金属・金属製品統計月報によると、年間生産額は銑鉄鋳物製品が約７７９６億円、アルミニウム鋳物が約２９９４億円、精密鋳造製品が約６４９億円、銅合金鋳物は約９９５億円だった。これに鋳鉄管の約６２９億円、可鍛鋳鉄の約１２７億円、鋳鋼の約１０５３億円、ダイカストの約７１８４億円を加えた合計金額は２兆１４３０億円で前年比１０５・６％となった。

　２３年のアルミ鋳物の生産額は鋳物生産額の約１４％程度だが、さらに需要の増加が見込まれる。

　今後、電気自動車（ＥＶ）化の拡大により、非鉄金属の大幅な需要拡大が見込まれる。経済産業省のまとめによれば、非鉄金属の国内総出荷額は１８年が１０兆円。ＥＶ化が進めば、使用量がエンジン車に比べて３―４倍増加するとされる。鋳物製品では内燃エンジン向け部品が減る一方、電池やモーター類のケースを含めアルミ鋳造部品のニーズが高まる。

　１１月５日から６日間、東京ビッグサイト（東京都江東区）で開催された工作機械、関連機器の国際見本市「第３２回日本国際工作機械見本市（ＪＩＭＴＯＦ２０２４）」では、自動車の車体構造部品をアルミ合金で一体成形する「ギガキャスト」への対応製品や技術が注目された。部品の軽量化が求められるＥＶ市場では、アルミダイカストによる大型部品の需要増も見込まれ、これに対応した鋳造技術も必要とされている。

　鋳物はあらゆる製品で必要不可欠な要素。鋳造事業者の減少はモノづくり産業の根幹にかかわる課題だ。人材の確保と次世代を担う技術者の育成が強く求められている。さらに円安によるエネルギーコストの高騰は、多くのエネルギーを必要とする鋳物事業者にとって大きな打撃となる。業界の危機感はますます強まっている。

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インタビュー／
ものつくり大学 技能工芸学部 情報メカトロニクス学科
教授　岡根　利光 氏

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水栓金具の鉛フリー化実現　材料開発、普及を後押し

　銅に亜鉛やスズなどを混ぜ合わせた銅合金鋳物製品は、鉄に比較し耐食性が高い。古くは武具や貨幣、仏具、現代になっては水栓金具や船舶用プロペラやバルブ、ポンプなどさまざまな産業で採用されてきた。また、電気伝導性や熱伝導性が高いため、伸銅品とともに発電、送電などのインフラや製鉄の設備にも使われている。日本鋳造工学会で銅合金研究部会の部会長を務めるものつくり大学の岡根利光教授に銅合金鋳物を取り巻く状況や同研究部会の取り組みなどについて聞いた。

　―銅合金鋳物の用途として水栓金具の割合が高く、水質基準の改正に伴う鉛フリー化への対応に力を入れてきました。

　「２０００年代初頭から、銅合金鋳造品である水栓金具の鉛フリー化に日本鋳造工学会と日本鋳造協会が共同で取り組んできた。鉛の人体への影響が懸念され、水質基準の改正では、水道水中に含まれる鉛の許容量が厳格化された。それに合わせて銅合金鋳物に含有する鉛を減らし鉛フリー化する必要が出てきた。参画企業からの提案合金に対して試作やテスト、評価を共同で行い、ここまで３回、銅合金のＪＩＳ規格を改正し、新たな合金の追加を行ってきた。結果、この２０年間で鉛フリー化した銅合金鋳物の普及が進み、水質基準だけでなく、欧州の特定有害物質規制『ＲｏＨＳ指令』などの環境規制にも対応できるようになった」

　―鉛フリー化の具体的な取り組みは。

　「銅合金の特徴は、さまざまな合金元素を添加することで、それぞれに強度や耐食性、潤滑性など異なった特徴が現れ、さまざまな用途に使用される。鉛は切削性や耐圧性、軸受性能を向上できる元素で、従来の青銅鋳物では約５％添加していた。この代わりにビスマス、硫黄、シリコンなどを添加したビスマス青銅鋳物やシルジン青銅鋳物、耐脱亜鉛黄銅鋳物などの鉛フリー合金をそれぞれＪＩＳに登録し、普及を進めてきた。水栓金具やバルブに限らず、企業では独自の鉛フリー銅合金を開発し、油圧ポンプなど産業機械にも利用が広がっている」

　―現在進めている改訂作業の方向性は。

　「鉛フリー化が始まるまでは銅合金鋳物に使用される金属は銅、すず、亜鉛が主体だったため、ほぼ完全な状態で水平リサイクルができていた。しかし、鉛フリー化のために開発した銅合金には、ビスマスや硫黄など、これまで使われてこなかった材料が混ざるようになった。こうしたスクラップを溶解して以前からある合金を鋳造した場合の影響を把握し、不純物の上限値を設定する必要がある。また、新しい材料では、割れや巣が入るなどの不具合の発生について理論的に把握できる部分はあるものの、理屈で制御できないこともある。実際に鋳造して確かめる事が重要だ。協会とも協力して、これらの検証をしつつ、新材料に対応した作業標準などを作成しているところだ」

　―人材育成にも力を入れています。

　「学会と協会が共同で実施する事業として『鋳造カレッジ』があり銅合金や鋳鉄、軽金属などのコースを設けている。鋳造事業所の次世代リーダーを育成するのが目的だ。座学やインターンシップなど１年間かけて実施する。参加するには実務経験などが必要だが、修了者には鋳造技士の資格認定証を出している。学会は同カレッジに講師を派遣しており、鋳造技士に認定された人には３年間無償で、学会員の資格を出している。それ以降は会費が必要になるが、学会員として継続して活躍してもらえればと思っている。鋳物産業の発展に期待している」