金属加工について

大きく分けると３種類になります。

1. 削る・切り取る・穴をあける（除去加工）
2. 変化させる（変形加工）
3. 表面に処理をする（付加加工）

種類ごとに少し詳しく見ていきましょう。

切削とは金属を削る・切り取るという意味です。現代の切削加工は工作機械で行われる事がほとんどでNC旋盤やマシニングセンタが使用されております。

NC旋盤とマシニングセンタの違いはなんでしょうか、金属を回転させ刃物を当てて削るのがNC旋盤です。刃物を当てて金属を削るのがマシニングセンタです。

NC旋盤は金属を回転させ削るので基本的に丸いものを加工します。回転に沿って削るので精度の高い円加工が出来き、円形上の部品や回転する部品加工に適しています。

マシニングセンタは金属を固定し刃物が回転して金属を削ります。NC旋盤に比べ刃物自身が削り、刃物を動かすことが出来ます。形状の自由度が高く、四角や楕円形状にも動き複雑な形状の加工が出来ます。NC旋盤に比べ自由度は高いのですが、金属が回転し削る加工に比べて、円形状の加工精度は劣る傾向にあります。角・板形状の加工にはとても適しています。現在は両方の特性を持った複合加工機なども開発され精度の高い加工が実現出来ます。

鋳造は金属を溶かし型に入れ形にすることです。この加工は遺跡発掘からも発見され古くからある加工と考えられています。それに比べ焼結は金属粉末を型に入れ、高い圧力を使い成形その後、焼結炉に送り熱を加え焼き固める加工です。鋳造に比べると比較的新しい加工方法です。

付加加工とは３Dプリンタを使った加工です。積層造形とは下から形を積み上げて行く方法で、積層する厚さによって精度が大きく変わります。光造形は積層造形に比べ精度は出ますが素材に制限があります。積層造形の素材は技術進化もあり選択できる素材は多くなっています。近年では人骨に骨置換できる素材を３Dプリンタで成形し欠損した部位に取り付け時間が立つと骨置換できる技術も研究されております。

材質的結合とは金属などを溶かし金属同士を結合することです。溶接などが一般的です。

溶けた金属を着けるため最初と最後で温度差が生じ、傾きや変形などが生じやすいのですが、技術の進化により精密溶接等の精度の高い溶接もあります。

機械的結合とはネジ止めが一般的です。ネジの原型の螺旋構造は水ねじとして古代、灌漑や船底の水の汲み上げに使用された事が発見されており、レオナルド・ダ・ビンチによってネジを部品化したことにより、締結用部品の利用が広がったと言われております。

その後、英国の技師により精度の高いネジの生産技術が一般的に普及したため、工業製品が広く使われる様になったと言われております。

ネジを使うことにより部品を移動して組み立てが出来る様になり、大きなもの建設や部品製造と部品組み立てを別工程にする事で効率化を上げるなど、産業の発展に大きく寄与しています。ネジも進化を重ねハードディスクなどに使われる極小ネジや、医療に使われる人体に入れても生体反応に順応できるネジなど色々なネジで開発や研究がされいます。

化学的結合とは一般的なものでは瞬間接着剤です。使用すると科学的結合する姿が目に見えてわかると思います。

金属部品での科学結合とは鉄の金属部品やアルミ部品などをユーザーが目にするものは、ほとんどメッキなどの表面処理が施されています。サビを抑える・強度を上げる・見た目を良くするなど効果はそれぞれです。スマートフォンなどの最先端技術基板は特殊な表面処理や外装への美しい表面処理など現在ではなくてはならない加工技術です。

今後どのような進化を遂げるのでしょうか、現在の最新技術は加工技術の融合です。

最新工作機械では３Dプリンタのようにレーザー溶解・積層造形を行いながら、精度の必要なところは切削加工を行うなど複数の加工技術を組み合わせたものも開発されています。

さらに未来ではどうでしょうか。ここからは個人的な考えです。金属を分子単位で認識・分離を出来るようになり、それを決められた箱（区切り）の中に３次元的に配置する、配置された分子を科学的に結合出来れば３Dプリンタの様に立体的に金属製品が製造出来る様になるのではないかと考えています。最初は分解する分質が必要になると思いますが、元になる分質もいらなくなるかもしれません。遠い未来の話だとは思いますが。

しかし現代でも昔あった技術、例えばダマスカス鋼など現代の技術でも解明が出来ない技術があります。どんなに加工技術が進化しても人の手による金属加工技術はなくならないと考えています。

金属加工の技術はこれからも進化を重ね私達の生活をより良く便利するために、人類に夢や人の思いがある限り発展し続ける大切な技術です。