要点まとめ

フェンダーのプレス加工プロセスは、平らな金属コイルを車両に見られる複雑で空力特性を持つボディパネルへと変形させる高精度の製造工程です。このプロセスは 片付け から始まり、原材料である鋼材またはアルミニウムがおおまかな2次元形状に切断されます。次に重要な 深絞り 工程では、高圧プレス機が金属を3次元の金型に押し込んで複雑な曲面を形成します。その後の工程では 切り替え と フランジ形成 などの工程でエッジを仕上げ、取り付け用穴を追加した後、表面処理が施されます。この一連の工程では、材料科学と重工業用機械技術を調和させ、すべてのフェンダーが厳しい「クラスA」表面仕上げ基準を満たすようにしています。

フェーズ1：材料選定およびブランキング（基礎工程）

すべてのフェンダーは平らなコイル状の原材料から始まり、この材料の選定がその後の全工程を決定します。製造業者は通常、次の2つから選択します 冷間圧延鋼 と アルミニウム合金 冷間圧延鋼材は、コスト、成形性、強度のバランスが取れていることから、産業標準となっています。しかし、現代の製造プロセス、特にテスラのような電気自動車では、重量を削減して航続距離を伸ばすために、アルミニウム合金への移行が進んでいます。アルミニウムは大幅な軽量化が可能ですが、鋼材に比べて弾性率が低いため、コストが高くなり、成形がより困難になるという課題があります。

材料が選定された後、 片付け 工程に入ります。この工程では、連続した金属コイルが展開され、専用のプレス機に供給されて、「ブランク」と呼ばれる個別の粗い平板形状に切断されます。これは単にコイルを長方形に切り分けるわけではなく、高度な 振動せん断 これらの金型は、スクラップ廃棄物を最小限に抑えるために、しばしば台形または輪郭のある形状に切断されます。次に、これらのブランクは徹底的に清掃および洗浄されます。この段階で油、ほこり、微細なごみを取り除くことは絶対条件です。後工程で金型内にわずか一粒子でも異物が挟まると、高圧引抜き工程中に表面にニキビ状の突起ができたり、金属が破断する原因になるからです。

第2段階：深絞り加工および成形（重要な工程）

フェンダーのスタンピング工程の核心は 深絞り です。この工程では、平らなブランクが複雑な複合成形曲面を持つ三次元形状に変形されます。ブランクは雌型のキャビティ上に置かれ、巨大な雄型パンチが下降して金属をフェンダーの形状へと押し込みます。「バインダー」または「ブランクホルダー」リングが金属の端部を締め付けて、金属の流れを制御します。金属の流れが自由すぎるとしわが生じ、締め付けが強すぎると伸びすぎて割れてしまうのです。

これらの空力的形状を実現するには、非常に大きな力と精密な制御が必要です。プレスは表面全体に均等に数百トンの圧力を加える必要があります。この段階で、製造パートナーの能力が極めて重要になります。たとえば、自動車サプライチェーンでは、「 シャオイ金属技術 」のような専門企業に依存することが多く、同社は最大600トンのプレス能力を活用して、迅速な試作から大量生産への橋渡しを行っています。IATF 16949規格への準拠により、50個の試作品であっても500万個の量産品であっても、深絞り工程の一貫性が保証されています。

違いは主に 単動 と ダブルアクション プレスの性能もここでは極めて重要です。二動式プレスでは、外側のスライドがまずバインダーを締め付け、内側のスライドが独立してパンチを駆動します。これにより金属の流動を優れた状態で制御でき、現代のSUVやスポーツカーに見られる深い、劇的なホイールアーチの形成に不可欠です。

フェーズ3：トリミング、フランジングおよびピアシング（仕上げ）

深絞り加工後、フェンダーはおおよその形状を持ちますが、バインダーによって保持された余分な金属が周囲に残っています。この 切り替え 工程では、この不要部分を除去し、部品を最終的な外周に切断します。この工程では、バリがパネルの端に残らないよう極めて鋭利な状態に維持しなければならない焼入れ鋼製のカッティング工具が必要です。

次に フランジ形成 と ピアス フランジ成形では、ホイールアーチのリムやボンネットとの接合面など、フェンダーの特定のエッジを通常90度に折り曲げます。これらのフランジは構造的な剛性を提供し、接着または溶接のための面を形成します。同時に、ピアシングダイが取り付けボルト、サイドマーカー灯、トリムクリップ用の穴を打ち抜きます。大量生産では、これらの工程はよく「再鍛造」または「較正」ダイとして1つに統合され、完全な位置合わせを確保します。少量生産のプロトタイプでは、金型コストを削減するため、ハードツールではなく5軸レーザートリマーを使用することもあります。

フェーズ4：表面仕上げおよび電着塗装

フェンダーは「クラスA」の外装表面であるため、仕上げは完璧でなければなりません。プレス成形された裸の金属は錆びに対して非常に脆弱であるため、組立直後に厳しい化学処理が施されます。業界標準は Eコーティング （電着塗装）です。これはプライマーとしての役割と同時に防錆効果も持つ工程です。

工程は リン酸塩処理 この工程では、フェンダーを亜鉛リン酸溶液に浸け、金属表面をわずかにエッチングして結晶状のマトリックスを形成し、塗料が密着できるようにします。次に、フェンダーを電気的に帯電した塗料エマルションの槽に浸漬します。電流がフェンダーを通ることで、塗料粒子が隅々のすき間まで均一に引き寄せられ、折り返し部分の内側を含め、100％の塗布率を実現します。最後に、フェンダーをオーブンで加熱してコーティングを硬化させ、塩水噴霧や路面の飛び石などに対しても耐性を持つ硬く耐久性のある被膜を形成します。

フェーズ5：一般的な欠陥と品質管理

複雑な形状をスタンピングすると、エンジニアが常に是正しなければならない特定の欠陥が生じやすくなります。最も一般的な問題には以下のようなものがあります：

• しわ（ワニング）: 金型の半径部で金属が折れ曲がる際に、ブインダー圧力が低すぎると金属がたぐり寄せられてしわが生じます。
• 割れ／裂け： しわの反対現象であり、過剰な張力によって金属が薄くなり、最終的に破断するものです。
• スプリングバック： 金属が成形後に元の平らな形状に戻ろうとする弾性特性。金型設計者はこの現象に対処するため、わずかに「過剰に曲げ」て成形することで、正しい形状に跳ね返るように補正します。
• 表面の不具合： へこみ、傷、または「オレンジピール状」の表面肌で、塗装に必要な鏡面仕上げを損ないます。

品質管理は技術と訓練された目両方によって支えられています。 調整計測機 (CMM) そして『ブルーライトスキャナー』によってフェンダーの寸法精度がミリメートルの小数点単位まで確認されます。表面品質については、部品を『ライトトンネル』と呼ばれる非常に明るく照らされた検査ステーションを通し、光沢塗装下で目立つ微細な波や欠陥がないか検査します。

まとめ

鋼材のコイルから完成したフェンダーまでの工程は、現代の製造効率性が極限まで発揮された見本と言えます。このプロセスは油圧プレスによる強大な力と、化学工学による微細なレベルの精密さを融合させています。このような製造プロセスを理解することで、自動車のボディパネルが単なる金属板ではなく、安全性、空力性能、耐久性を念頭に置いて高度に設計された部品であることが明らかになります。材料がより軽量なアルミニウムや複合素材へと進化する中で、スタンピング工程もそれに応じて進化を続け、さらに厳しい公差と高度な機械装置が求められています。

よく 聞かれる 質問

1. スタンピングと曲げ加工の違いは何ですか？

曲げ加工は、シートメタルに直線的な角度を形成するために一般的にプレスブレーキで行われる比較的単純な作業です。スタンピングは、専用の金型を使用して金属を切断、引き抜き、成形し、単一または段階的なサイクルで3次元形状に仕上げる複雑で高速なプロセスです。フェンダーや他の複雑な部品の大量生産にはスタンピングが適していますが、曲げ加工はロット数の少ないブラケットやシンプルな筐体に適しています。

2. フェンダーのスタンピングにおける典型的なサイクルタイムはどのくらいですか？

高ボリュームの自動車用スタンピングラインでは、サイクルタイムは非常に短く、通常1個あたり10〜15秒の範囲です。自動搬送式プレスラインでは、ブランキングから絞り出し、トリミングまで手動による介入なしに部品を移送できるため、製造ラインでは1シフトで何千個ものフェンダーを生産できます。

3. スタンピング工程における「ランス加工（lancing）」とは何ですか？

ランシングは、材料（スクラップ）を除去せずにベント、タブ、またはルーバーを作成するために使用される特殊な切断加工です。金属は3辺だけを切り裂き、同時に曲げられます。フェンダーの外側の面板ではあまり見られませんが、内部の構造補強部材では、接合部や配線用パスを設けるために頻繁に使用されます。