プレミアムエンクロージャメーカー × Honscn: 精密CNC加工グレード5チタン（TC4）中空シェル
2025-12-11
クライアントの背景: 高級エンクロージャ製造のリーダー
当社のクライアントは、高級電子機器、医療機器、ハイエンド消費財などの業界を顧客とする、プレミアム製品筐体の専門メーカーです。卓越した機能性と完璧な美観を両立させた筐体を提供することで高い評価を得ており、表面のわずかな傷や寸法の狂いさえも製品のプレミアムな位置付けを損なう可能性があります。主力製品ライン向けに複雑な中空管状シェルを必要としていた際、従来のメーカーでは形状の複雑さと表面品質の両方において厳しい基準を満たすことができなかったため、当社にご依頼いただきました。
彼らの核となる要求は明確でした。グレード5チタン（TC4）製のカスタムメイドの中空管状筐体で、精巧なカットアウトと曲線を特徴とし、鏡面のような欠陥のない表面仕上げを実現。これは単なる部品ではなく、彼らの次期製品の「顔」となるため、妥協は許されませんでした。
プロジェクト概要：チタン製のショーピースの製作
このプロジェクトは、クライアントのハイエンド製品ライン向けに、複雑な中空管状シェルの試作バッチを開発することに重点が置かれました。標準的なハウジングとは異なり、この部品には、内部部品と通気孔を収容するための精密なカットアウトパターンと、光を取り込み、プレミアムチタンの質感を際立たせる滑らかな曲線が求められます。外装ケースと同様に、その外観は最終製品の認知価値に直接影響するため、表面品質と寸法精度はクライアントの市場での成功にとって極めて重要でした。
クライアントは既に他の2つのメーカーにアプローチしていましたが、どちらのメーカーもTC4特有の加工上の課題と部品の複雑な形状に苦戦していました。そのため、材料に関する専門知識と高度な加工技術を融合させ、設計を完璧な製品へと仕上げてくれるパートナーが必要でした。
製品: グレード5チタン（TC4）中空管状シェル
製品のあらゆる側面は、最高のパフォーマンスと美しさを実現するために設計されました。
- 材質：グレード5チタン（TC4、Ti-6Al-4V）。比類のない高強度（アルミニウムの4倍）、耐腐食性、そして高級感のあるメタリックな光沢を兼ね備えており、耐久性と外観の両方が求められる高級エンクロージャに最適です。
- 設計と寸法：複雑な中空管状構造で、直径3mmから8mmの複雑な切り欠きと、輪郭に沿った外面曲線が特徴です。平坦面がないため、すべての加工工程で精密な制御が求められます。
- 主な要件：表面仕上げ：Ra ≤ 0.4μm（鏡面に近い滑らかさ、傷、バリ、工具跡なし）
- 寸法公差: ±0.02mm (内部部品の取り付けに重要)
- 構造の完全性: 中空部分や切り欠き部に亀裂や微小欠陥がない
市場でのポジション: デザインと品質を最優先する高級消費者とプロフェッショナル ユーザーをターゲットにした、クライアントのハイエンド製品ラインの主力エンクロージャ。
主な課題：従来の機械加工が不十分だった理由
このプロジェクトでは、標準的な製造方法を実用不可能にする 3 つの相互に関連した課題がありました。各課題は、材料の特性と設計の複雑さに関連していました。
課題1：グレード5チタン（TC4）は本質的に機械加工が難しい
TC4チタンは引張強度が高く（最大1,034MPa）、熱伝導率が低いため、加工中に工具とワークの接合部に急速に熱が蓄積されます。これにより、工具の摩耗が早くなり、欠けや切削ムラが発生し、複雑な形状の加工では特に問題が顕著になります。従来の旋盤や単軸CNC工作機械では、切削パラメータを一定に保つことができず、表面欠陥や寸法誤差が発生していました。
課題2：複雑な中空管状設計には多軸制御が必要
シェルは中空チューブ、曲面、そして精密な切り抜き部の組み合わせで構成されているため、単一の加工角度ではすべての形状に加工できません。従来の3軸CNC工作機械では、複数のセットアップが必要となり、形状間の位置合わせ誤差が生じます。たとえ0.03mmというわずかな位置ずれでも、部品の対称性や内部部品との適合性が損なわれます。
課題3：プレミアムな美学は不完全さを許さない
目に見える筐体であるため、部品には工具痕、バリ、変色のない完璧な表面が求められました。TC4は切削工具に引っかかりやすく（表面の裂傷を引き起こす）、熱による変色も発生するため、これが大きな課題でした。従来の後加工（研磨や研磨など）では寸法が変化するリスクがあるため、機械加工中に仕上げを施す必要がありました。
お客様のニーズに合わせたソリューション：多軸CNC加工＋精密エンジニアリング
これらの課題を克服するために、当社は高度な加工技術、特殊なツール、厳格なプロセス制御を組み合わせ、後処理の修正ではなく「完璧な加工」に重点を置きました。
ソリューション1：複雑な形状の5軸CNC加工
全軸同時制御が可能な高精度5軸CNC加工センターを導入しました。これにより、シェルの曲面、中空コア、切り欠きを1回のセットアップで加工することができ、複数回の工具交換によるアライメント誤差を排除できました。5軸システムはワークの角度をリアルタイムで調整できるため、あらゆる形状に最適な工具方向で加工でき、工具摩耗を低減し、表面品質を向上させました。
ソリューション2: TC4専用の工具と切削パラメータ
TC4 の機械加工の課題に対処するために、ツールとプロセスのパラメータを最適化しました。
- 工具選定：チタン加工用に特別に設計されたTiAlNコーティングを施した超硬エンドミルを使用しました。これらの工具は耐熱性と耐摩耗性に優れ、標準工具よりも長く鋭い切れ刃を維持します。
- 切削パラメータ：当社のエンジニアは、主軸回転速度（1,500～2,000 RPM）と送り速度（50～80 mm/分）を微調整し、材料除去と放熱のバランスを実現しました。また、高圧クーラントシステムを使用して切りくずを洗い流し、工具とワークの界面を冷却することで、熱による変色や表面の亀裂を防止しました。
ソリューション3：完璧な美観のための工程内品質管理
完璧さを保証するために、機械加工のあらゆる段階で品質チェックを統合しました。
- 加工前検査：TC4 原材料は超音波検査により検査され、加工中に割れを引き起こす可能性のある内部欠陥が検出されました。
- 工程途中のチェック: 荒加工(材料の 70% を除去)後、仕上げの前に、座標測定機 (CMM) を使用して寸法を確認し、許容範囲内に収まるように必要に応じて切断パスを調整します。
- 表面仕上げモニタリング：仕上げ工程では、ポータブル表面粗さ計を使用してRa値をリアルタイムで確認し、工具速度と送り速度を調整して目標値0.4μmを維持します。
チタンシェルの製造方法：ステップバイステップのワークフロー
一貫性と品質には、構造化された追跡可能なプロセスが必要でした。ここでは、生の TC4 を完璧なエンクロージャに変換する方法について説明します。
- 材料準備：認定グレード5チタン（TC4）棒材（Ti-6Al-4V）を調達し、円筒形のブランクに切断しました。各ブランクは超音波検査を受け、内部に亀裂や不純物がないことを確認しました。
- 荒加工：5軸CNC工作機械を用いて余分な材料を除去し、基本的な中空管状構造を形成します。仕上げ工程における寸法精度を確保するため、0.1mmの「仕上げ代」を設けています。
- 精密仕上げ：曲面、切り欠き、内部の中空コアの加工には、コーティングされた超硬合金仕上げ工具を使用しました。表面品質を維持するために、高圧クーラントを継続的に使用しました。この工程は部品1個あたり2.5時間かかり、欠陥を回避するためにゆっくりと正確に作業しました。
- バリ取りと研磨：ダイヤモンドチップ工具を用いて手作業でバリ取り（傷防止のため）、チタン対応コンパウンドを塗布したバフホイールを用いて最終精密研磨を実施しました。これにより、寸法を変えることなく表面仕上げをRa ≤ 0.4μmにまで向上させました。
- 最終品質監査：すべての試作品は3段階の検査を受けました：CMMによる寸法チェック（±0.02mmの許容誤差を検証）
- 表面粗さ計による表面仕上げ試験
- LED照明下での目視検査（微細な傷や汚れを見つけるため）
結果：完璧なプロトタイプと生産へのコミットメント
プロトタイプバッチを予定通りに納品したところ、クライアントからの反応はすぐに返ってきました。エンジニアリングチームは、寸法検証、内部部品との適合性確認、表面品質評価など、厳格なテストを実施しました。その結果、プロトタイプはクライアントの期待を上回る成果を上げました。
これらのチタンシェルは完璧です。すべての曲線が精緻で、表面は完璧に整えられており、内部部品にも完璧にフィットします。これまでにもチタンメーカーと協業してきましたが、このレベルの精緻さは業界のベンチマークとして際立っています。生産開始の準備は万端です。— クライアントのR&Dディレクター
プロトタイプの成功に勢いづき、クライアントは1月に100台の試作注文を確定しました。また、2025年の製品ラインナップに向けて、他の複雑なチタン製およびアルミニウム製の筐体にもパートナーシップを拡大する計画も発表しており、プロトタイププロジェクトは長期的な協業へと発展しています。
顧客価値：部品を超えて競争上の差別化要因
当社のソリューションは、高品質のシェルをはるかに超える価値を提供しました。
- ブランド強化: 完璧なチタン製エンクロージャにより、クライアントの主力製品の価値が高まり、プレミアム市場での地位が強化されました。
- 時間の節約: 生産準備が整ったプロトタイプ (再設計ややり直しは不要) を提供することで、クライアントの市場投入までの時間を 6 週間短縮しました。
- リスクの軽減: 当社の工程内品質管理により、TC4 のような高価な材料にとって重大な欠陥部品のリスクが排除されました。
- スケーラビリティ: 当社の 5 軸 CNC セットアップは、プロトタイプから大量生産まで拡張可能で、クライアントの需要が高まった場合でも一貫性を保証します。
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