テスラにおけるギガキャストの基本的な考え方と方向性【前編】：いまさら聞けないギガキャスト入門（6）（2/5 ページ）

[武藤一夫／武藤技術研究所 代表取締役社長 博士（工学），MONOist]

2．注目すべき3つのキーワード「HPDC」「CAPEX」「MBH」

　ここからは、注目すべき上記の3つのキーワードである、高圧ダイカスト（HPDC）、設備投資（CAPEX）、車体1台当たりの工数（MBH）について見てみる。

2.1 HPDCを採用した背景

　HPDCは、溶融金属を高圧で金型に注入／射出し、一体部品を作る成形技術である。その背景の主たる考え方は、「部品を減らすことが最大の改善」という思想である。

　従来の自動車ボディーは、図1に示すように、部品A、部品B、部品C、部品Dを溶接して車体構造を作っていた。大まかなプロセスは以下に挙げる（1）〜（5）で構成される。

• （1）プレス加工した鋼板
• （2）多数の補強部品
• （3）溶接接合
• （4）接着
• （5）ボルト締結

図1　従来の自動車ボディーの作り方［クリックで拡大］ 出所：

　また、図2に、テスラがモデルYの前に生産していたEV「モデル3」の車体後部の組み立て工程を示す。

図2　従来の「モデル3」の車体後部組み立て工程［クリックで拡大］ 出所：

　以下に、図2の（1）〜（8）の各工程を簡潔に説明する。

• （1）部品の準備（数十個以上の部品）
  左右サイドメンバー、クロスメンバー、床部品、補強材、ブラケット類など、車体後部を構成する数十個以上のプレス部品を準備する
• （2）左右サイドメンバーの取り付け
  車体後部の基本骨格となる左右のサイドメンバーを治具上に配置し、組み立ての基準となる位置を決定する
• （3）クロスメンバーの取り付け
  左右のサイドメンバーを連結するクロスメンバーを取り付け、車体後部の寸法精度と構造剛性を確保する
• （4）床部品の取り付け
  トランク床や後席下部の床パネルを組み付け、車体後部の床構造を形成する
• （5）補強材の取り付け
  ピラー周辺やホイールハウス、サスペンション取り付け部などに補強材を追加し、衝突安全性やねじり剛性を向上させる
• （6）ブラケット類／小部品の取り付け
  配線や内外装部品を取り付けるためのブラケット、ステー、ナットプレートなど、多数の小部品を取り付ける
• （7）結合／溶接／検査
  各部品をスポット溶接や構造接着によって一体化し、寸法、強度、外観などの品質検査を実施する
• （8）完成：車体後部構造
  数十個以上の部品が一体化され、高剛性・高精度な車体後部構造が完成する

　このように、従来工法では多数の部品を1つずつ位置決め／溶接して車体後部を構成するため、工程数、溶接点数、CAPEX、製造時間が大きくなることが特徴である。この課題を解決するため、後にテスラはギガキャストを導入し、数十個の部品を大型アルミ鋳物1点へと置き換える製造方式へ移行した。

　つまり、これまでの自動車工場は「たくさんの部品を作る工場」であった。これに対してテスラのギガキャストは、「アルミ溶融⇒高圧注入⇒巨大金型⇒大型一体部品」といったように、コンピュータや半導体の製造のような単純化／統合化を目指している。

　テスラは、大型ダイカスト鋳造成形機「ギガプレス」を用いて、車体後部などを大型一体成形する方式を採用した。

　本連載の第1回、第3回（特に4ページ目のコラム）、第4回などで述べてきたが、HPDCとは溶融アルミを高圧で金型に射出し、短時間で成形する工法である。テスラのギガプレスでは、FSA（Foundry Star Alliance）のCostamp Group（コスタンプグループ）がこの技術を担う。なお、自動車の大型構造部品に適用するには、極めて大きな射出力と金型剛性が必要である。そして、テスラが導入した6000〜9000トン級のHPDCは、この用途に特化した世界最大級の鋳造機であった。

　ここで重要なのは、なぜ部品点数について「70点⇒1点」が可能になるのか、ということである。

　繰り返しになるが、70点の部品を用いていたときには以下の工程が必要であった。

• プレス成形
• 切断／穴あけ
• 溶接／接着
• 寸法補正
• ロボットによる搬送／組み立て

　これらをギガプレスを用いて「1回の鋳造で置き換える」ことによって、以下のような効果が生まれた。

• 工程数が激減
• 溶接点がゼロ
• 300台ものロボット台数の削減
• CAPEXの減少
• MBHの改善

　中でもマスク氏が重視したのが「CAPEX」と「MBH」である。