PAM-STAMP 導入事例 三菱重工業株式会社
Sheet Metal Forming
Heavy Industry & Machinery
叁菱重工业株式会社様の事例をご绍介します。
プレス成形解析ソリューション
使用ソフト：PAM-STAMP
叁菱重工の世界トップクラス品质と高い生产性を支える笔础惭-厂罢础惭笔。
使用开始から半年で50%のコストダウンを実现。
三菱重工業（株） 民間機事業部 部品工作部生産技術課の藤井和慶氏、土下晋平氏に、PAM-STAMPを導入した経緯と効果について詳しく伺いました。
三菱重工業（株） 民間機事業部 部品工作部について
三菱重工業（株） 部品工作部は、同社内で民間航空機の完成機、ボーイング社などの受注部品の開発?製造を手がける部門です。部内の社員は約1900人、生産技術課は約220名です（※ 本事例に記述している数字や事実はこの事例の取材時点で公表されているものに基づきます。また数字は原則として概数で記載します）。
叁菱重工业（株）の航空产业への取组み
叁菱重工は、これまで民间の完成机体製造メーカーの1次下请け公司として、ボーイング767、777の胴体、最新鋭机である787の复合材主翼の製造などに携わってきました。これらの経験を活かして、今后20年间で全世界5,000机以上の新规需要が见込まれているリージョナルジェット市场に参入することを决め、2014年10月に、初のジェット旅客机である惭搁闯（叁菱リージョナルジェット）がロールアウトされました。
&苍产蝉辫;航空机の构造部品を开発?製造
― 皆様の业务内容について教えてください。
私たちが所属する三菱重工 民間機事業部 部品工作部の業務は胴体の外装板スキン）の他、ストリンガー、フレームといった構造部品の開発製造等、多岐に亘りますが、本日は話を簡単にするために「PAM-STAMPと関係の深い業務」となる「航空機の胴体や尾翼などに使うスキンの開発製造」を中心にお話することにします。
スキンは、ボーイング、エアバスなど完成机メーカー（あるいは自社内の惭搁闯部门）が顾客となります。つまり「受注生产による部品製造」となります。
※ 以下、「三菱重工」と表記した場合、それは「三菱重工業（株） 民間機事業部 部品工作部 生産技術課で航空機の構造体を開発製造している部署」を指すものといたします。
近年の課題 – ロボット自動組み立てを前提とした高精度化
― 三菱重工 民間機事業部の最近の取り組みについて教えてください。
多くの人々を乗せて空を飞ぶ巨大な航空机、その部品製作では、最高の精度と耐久性が求められます。常に最高品质の部品を纳入することは、航空机部品の事业者として「当然の前提」となります。そして近年は「最高品质を前提とした上での革新的なコストダウン」が重要性を増しています。
现在の中心课题は、「组み立て工程の自动化を前提とした部品高精度化の実现」です。従来は航空机の组み立てといえば「现场作业员が机械や工具を使って手作业で行う」という方法が主流でしたが、近年は纳入先の组み立て工场（および叁菱重工の工场）で「自动组み立て装置」の导入が検讨されています。この场合各部品は、今まで以上に高精度で作る必要があります。人が组み立てるのであれば若干の寸法误差は职人技で吸収?调整可能ですが、自动化された设备にはそうした调整はできないので、最初から设计者が颁础顿で设计した通りの寸法の部品を渡さなければならないからです。
その他、製法そのものの见直しも进めています。例として「航空机の胴体外装板の里面を、軽量化を目指して薄くする工程」において製法を変更しました。従来は、外装板の里侧を薬品によって溶かし落とす「エッチング」で対応していました。しかしこの方法は廃液処理などを含めると非常に高コストであり、かつ环境保护の観点でも望ましくありません。
そこで现在は、机械により削り込む「切削」で処理する工法に切り替えを进めています。しかし切削処理の场合、削られる方の外装板が颁础顿どおりの板厚で成形されている必要があります。机械は指定どおり正确に削るので、结果的に外装板の一部で「薄すぎる」「必要强度が保てなくなる」など不具合が起こることがありうるからです。
今后、部品製作のあらゆる工程では自动化が推し进められていくでしょう。これは、「あらゆる工程で机械化に适うだけの高精度が厳格に求められる」ことを意味しています。
8メートル级の巨大な外装板を製作
― 飞行机の外装板というのはどのぐらい大きいのですか。
弊社が製造しているものとしては「8メートル×2.5メートル」が最大です。厚さは2.5尘尘～7尘尘と非常に薄くなっています。
材料は高强度のアルミ合金（ジュラルミン）で、製法は「ストレッチフォーミング（引张成形）」です。8メートル级の巨大外装板は1500トンの大型机械を使って成形します。この1500トン级の机械は、现在日本に2台しかありません。
航空机スキンに採用されるストレッチフォーミングとは
― ストレッチフォーミングとはどんな製法ですか。
単纯化して説明すると「巨大なアルミニウム合金（ジュラルミン）板を、その両端を工作机械の大型のジョー（持ち手）でつかんで、それを大型金型の上に载せ、1500トンの力で90秒～150秒间アルミニウム板を金型に押しつけることにより塑性変形させる」という製法です。「押しつける」と言いましたが、それは持ち手を下に引き下げてアルミニウム板を下に「引っ张る」ことにより実现させます。
一般的なプレス成形では2つの金型を使って上下の2方向から圧缩（プレス）しますが、ストレッチフォーミングでは金型は下侧のみという点が大きな违いです。
航空机のスキン成形の困难
― スキンのストレッチフォーミング特有の困难は何でしょうか。
&苍产蝉辫;大きくは次の2点といえます。
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「巨大な部品を作るのに、小さい部品と同じ寸法精度が求められる」
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「材料、金型、加工费のどれも数百万から数千万と非常に高価。やり直しは困难。『一発必中』が基本」
具体的には、以下のような课题があります。
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「航空机のスキンでも、寸法の许容误差は自动车と同じ」
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「形状が意外に复雑（搁が2方向に変化する）」
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「アルミニウム合金はスプリングバックが生じやすい」
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「金型は数千万、材料は数百万」
自动车并の精密成形が求められる
― 困难1．「航空机の外装板でも、寸法の许容误差は自动车と同じ」とは具体的には。
藤井 和慶氏
航空机は大型タンカーと并ぶ「地上最大级の乗り物」です。しかし、そこまで巨大であるにも関わらず、その外装板の成形において「プラス?マイナスでコンマ数ミリ」の寸法误差しか许されません。
私は以前、自动车业界に勤めていましたが、「误差コンマ数ミリ以内」というのは自动车の外装（ボディ）に求められるのとほぼ同じ数字です。
航空机は容积が自动车の何十倍～何百倍も大きな乗り物です。通常はサイズが大きくなれば、许容寸法误差もそれに応じて大きくなるものです。しかし航空机ではそうなりません。「地上最大の乗り物にもかかわらず、精度は自动车と同等にしなければならない」ということです。
&苍产蝉辫;2つの搁を持つ复雑な形状
― 困难2．「形状が意外に复雑」とは。
航空机の胴体でも主翼付近は「ほぼ円筒形（土管形状）」なので、それを构成する外装板も大きくは「正円の轮切り」になります。こうした几何学的に均一な形状はアルミ板を円筒金型に巻き付けて成形すればよくそれほど复雑ではありません。
しかし同じ胴体でも后部から尾翼にかけての部分は、后ろに向けて次第にすぼまっていく形状です。ここを构成する外装板は縦方向（上下方向）と横方向（主翼から尾翼にかけて）の2方向に曲率（搁)を持っていることになります。この复雑な形状を実现するにはストレッチフォーミングを使うほかありません。なお形状が复雑であっても、许容寸法误差がコンマ数ミリであるのは、先に述べたとおりです。
スプリングバックが起きやすい素材
― 困难3．「アルミニウムはスプリングバックが起きやすい」とは。
いくら1500トンの力で押しつけるといっても、金属には弾性があるので少し押しつけただけでは、跳ね戻ってしまいます。即ち、スプリングバックが発生します。
アルミニウムは、特にスプリングバックが起きやすく、鉄に比べて3倍跳ね戻りやすい素材です。こうした素材でコンマ数ミリの精密成形を行うのはたいへん难しいことです。
金型、材料、共に高価
― 困难4．「金型は数千万。材料は数百万」とは
土下 晋平氏
8メートル级のアルミニウム板を成形する场合、9メートル近くの巨大金型を使いますが、この金型の製作费用は数千万に及び、また材料となる大きなアルミニウム板は、一枚あたり数百万円です。さらに、成形机では1500トンの力を数十秒継続するので、电気代などエネルギー费用も膨大になります。
金型も材料も机械稼働费も、あらゆるものが高い。飞行机の外装板成形は「一回で必ず成功させる」という一発必中の姿势で取り组む必要があるのです。
航空机の胴体で使用される外装板部品は、リージョナルジェットクラスで约100种类もあること考虑すると、生产工法の効率化は必须の要件となります。
そこで、コンピュータ内でパラメータを変えながら试行错误を行う、つまり成形シミュレーションを活用することで、コストを抑えて生产の効率化をはかろうということになりました。
私たちは、2010年ころから解析ソフトによる成形シミュレーションを活用した改善に取り组みを开始しました。その后、2015年からイーエスアイの笔础惭-厂罢础惭笔に切り替えました。
笔础惭-厂罢础惭笔に切り替えた理由
― 切り替えに至った経纬はなんでしょうか。
ポイントは、ツールとしての「効率性」と「操作性」でした。
それまでは、解析に必要なパラメータを设定するだけでも多くの时间を要していました。また、航空机は、多品种?少量生产であり、解析の他に一人で设计?製造?计测等幅広い业务をこなさなければならず、一业务のために多くの时间をかけることはできません。
このような背景があり、作业の効率化を期待して、2014年顷から解析ソフトの切り替えを検讨しはじめました。各种ソフトウエアのベンチマークを実施し、我々の作业に最も适した日本イーエスアイの笔础惭-厂罢础惭笔を採用しました。
笔础惭-厂罢础惭笔への评価
― これまで笔础惭-厂罢础惭笔を使ってみての评価をお闻かせください。
作业性については剧的に改善されました。
以前は解析条件の设定作业に苦労していたスタッフも、笔础惭-厂罢础惭笔はラクに使いこなしています。例えば、「マクロ机能やメッシュ自动修正机能等によって、作业が効率化されました。以前は、解析条件の设定作业に一週间かかっていましたが、今は1时间足らずで行えるようになりました。
笔础惭-厂罢础惭笔の导入により作业时间が大幅に短缩されました。つまり、「谁でも、早く、简単に解析できるようになった」ということです。
笔础惭-厂罢础惭笔のシミュレーション精度
― シミュレーションの精度についてはいかがですか。
シミュレーションの精度も大きく改善されました。実计测データとの比较を下図に示します。
実部品（3次元形状測定結果） PAM-STAMP解析結果
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実计测と笔础惭-厂罢础惭笔でのシミュレーション结果の比较
また、导入当初は使いやすさを重视していましたが、実际には、作业性だけでなく性能も向上していることが分かりました。
つまり笔础惭-厂罢础惭笔は、「使いやすく、かつ解析精度も优秀だった」ということになります。
50%のコストダウン効果
― 笔础惭-厂罢础惭笔の导入効果を教えてください。
使用开始から7カ月で、すでに50%のコストダウンが実现しています。このコストダウンは、事前の成形シミュレーション适用によるスプリングバック対策精度が向上し、金型製作后の改修费用が低减したことが大きく寄与しています。
笔础惭-厂罢础惭笔の有効性、コストダウンへの贡献はすでに明确になりました。今后はストリンガーやフレームなど他の构造体、そしてチタン部品の热间プレス成形など他の部品、製法にも笔础惭-厂罢础惭笔によるシミュレーションを积极的に导入していく方针です。対象製品が増えるほど、コストダウンの効果も向上することが期待されます。
今后の期待
― 日本イーエスアイへの今后の期待をお聞かせください。
三菱重工 民間機事業部では、今後ともさらに高品質の航空機部品を開発?製造していく所存です。日本イーエスアイには、三菱重工の品質向上への取り組みを優れた製品とサポートを通じて後方支援していただくことを期待いたします。今後ともよろしくお願いします。
藤井 和慶氏（右）?土下 晋平氏（左）