チタン鋳造 vs.ColdMetalFusion 

2026年2月10日 | 読了時間：8分

チタンはポンプやバルブに最適な素材である：耐食性、軽量性、生体適合性を備え、過酷な化学的・衛生的環境や高圧環境下でも極めて耐久性に優れる。しかしチタン部品の製造方法の選択は、素材そのものの選択と同様に重要となっている。

数十年にわたり、チタン鋳造と鍛造が産業生産を支配してきた。今日、FORMIGA P 110 CMFで採用される焼結ベースの金属積層造形プロセスであるColdMetalFusion CMF）ColdMetalFusion 、強力で拡張性の高いチタン鋳造の代替技術として急速に台頭している。

では、これら2つの製造プロセスはどのように比較されるのか？
性能、コスト、設計の自由度の面で優れているのはどちらか？
そして、エンジニアはいつ鋳造からCMFへ切り替えるべきか？

分解してみよう。

チタン鋳造における課題

チタン鋳造は極めて困難であることで知られている。チタンは高温下で酸素と容易に反応するため、鋳造工場では特殊な鋳型、制御された雰囲気、高度な溶解技術の使用が求められる。これにより大幅なコスト増が生じ、設計の自由度が制限される。

チタン鋳造の主な制限事項：

1. 複雑な形状は困難あるいは不可能である
   鋳造では薄肉、急曲率半径、アンダーカット、内部流路、急激な形状変化に課題が生じる。ポンプに共通する特徴——ねじれたインペラー羽根や内部ディフューザーなど——は、再設計や複数部品の組み立てを必要とすることが多い。
2. 金型コストは高く柔軟性に欠ける
   あらゆるバリエーションやカスタム形状には新たな金型が必要となる。多数のポンプ構成を生産するOEMメーカーにとって、これはすぐにコストとリードタイムのボトルネックとなる。
3. 寸法変動は一般的である
   冷却ゾーン、収縮、金型のばらつきが変動要因となる。仕上げ加工や機械加工工程で補正が必要となる場合が多い。
4. リードタイムが長い
   金型製作、金型セットアップ、鋳造、HIP処理、熱処理、機械加工、検査の各工程が数週間から数ヶ月かかる場合があります。

鋳造は単純な部品の非常に大量生産には依然有効だが、設計されたチタン部品ではその限界がすぐに明らかになる。

コールドメタルフュージョン（CMF）とは何か？

コールドメタルフュージョン（CMF）は、ポリマーレーザー焼結と粉末冶金技術を組み合わせた焼結ベースの金属積層造形（AM）プロセスである。ポリマー・金属複合材料を原料として、FORMIGA P 110 CMFは低温（30～50℃）でチタン製ニアネットシェイプのグリーンパーツを造形する。その後、脱バインダー処理と焼結を経て、MIM（金属粉末射出成形）製Ti-6Al-4Vに匹敵する特性を持つ部品が得られる。

エンジニアがCMFを真のチタン鋳造代替技術と考える理由：

• レーザー粉末床溶融法に匹敵する設計自由度でありながら、より低コストで実現
• 原料の100%再利用可能性
• 低設備投資、ポリマーSLSプラットフォームを活用した
• サポート不要の印刷、インペラーやディフューザーに最適
• 要求の厳しいポンプ・バルブ用途に適した材料特性
• 小～中量生産に対応可能な拡張性

CMFは経済性を維持しつつ、幾何学的な可能性を大幅に拡大します。

鋳造 vs. CMF：並列比較

CMFがチタン鋳造を上回る分野

1. 複雑なポンプインペラー
   CMFはインペラーを平坦かつサポートなしで造形可能であり、高スループットと効率的な製造を実現します。鋳造では、分割金型を用いなければ（そもそも可能であれば）同様の内部曲率や薄刃形状を達成できません。
2. ディフューザーおよびフローコンポーネント
   内部チャネル、テーパードインレット、自由形状フロー設計により、鋳造では達成不可能な効率向上が実現可能となります
3. バリエーション豊富な製品ポートフォリオ
   ポンプやバルブは数十から数百もの構成が存在します。CMFは金型を不要にし、コスト効率の高いカスタマイズを実現します。

4. より迅速な試作と反復
   エンジニアは設計から焼結チタン部品までを**数日**で実現可能。これによりテストが加速され、開発サイクルが大幅に短縮されます。

鋳造が依然として優位性を持つ場合

鋳造は以下の場合に依然として有効である：

• 取引量は非常に多い
• デザインはシンプルで、長年にわたり安定している
• リードタイムはそれほど重要ではない
• 工具投資は正当化される

しかし、こうしたケースにおいても、CMFは鋳造を補完し、以下の点でサポートします：

• ラピッドプロトタイピング
• 試作前のパイロット生産
• カスタマイズされた製品バリエーション
• 少量交換部品またはサービス部品

多くのメーカーは最終的に両方のプロセスを戦略的に統合することになる。

結論：CMFはチタン鋳造の優れた代替手段か？

チタン製ポンプおよびバルブ部品の大部分（特にインペラー、ディフューザー、ハウジング、および設計された流体部品）において、CMFは優れた柔軟性、優れた幾何学的加工能力、そして競争力のある部品単価を実現します。

メーカーは以下が必要な場合にCMFを選択します：

• 鋳造不可能な幾何学
• 中量生産時のコスト削減
• 工具不要の生産
• より速い反復サイクル
• 一貫した寸法精度
• 実証済みのTi-6Al-4V性能

これらのケースにおいて、CMFは単なる選択肢ではなく、チタン鋳造の最適な代替手段です。

チタン部品のCMF評価の準備はできていますか？

ポンプやバルブの部品を製造しており、金型コストの削減、性能向上、あるいは新たな設計の実現をお考えなら、FORMIGA P 110 CMFでのCMF加工が最適な選択肢となる可能性があります。