点群データから品質判断へつなぐ鋳造素材の3Dスキャンの使い方

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鋳造現場における従来の計測手法の課題

鋳造部品は航空機エンジン部品、自動車駆動系部品、産業機械の構造部材など、高い強度と寸法精度が求められる用途に広く用いられている。鋳造工程では注型時の温度ムラ、冷却時のひずみ、型の摩耗などにより寸法誤差が生じやすく、出荷前の検査や工程改善のための寸法計測が欠かせない。従来はノギスやマイクロメータ、据え置き型の三次元測定機（CMM）を用いた計測が主流だったが、複雑な曲面や凹凸の多い鋳造素材の場合、測定点が限定される上に、1点ごとの測定に多くの時間を要するという問題があった。また、図面が残っていない旧型設備の補修用部品を製造するリバースエンジニアリングの場面では、従来の手法では複雑な形状全体を正確にデータ化することが難しく、試作の手戻りが発生しやすい状況が続いていた。

シナリオ概要

この記事は、次の現場シナリオとして読むと理解しやすくなります：

鋳造現場における従来の計測手法の課題: 鋳造部品は航空機エンジン部品、自動車駆動系部品、産業機械の構造部材など、高い強度と寸法精度が求められる用途に広く用いられている。
鋳造素材の3Dスキャンを活用したソリューションの設計方針: こうした課題に対応するため、INSVISIONが提供する工業計測向けハンドヘルド3DスキャナーAlphaScanを活用した計測体制の導入が進められている。
現場での導入手順と具体的な活用場面: 実際の鋳造現場にAlphaScanを導入する場合、まず対象となる鋳造素材の種類やサイズ、計測の目的（品質検査かリバースエンジニアリングか）に合わせて測定パラメータの調整を行う。

鋳造素材の3Dスキャンを活用したソリューションの設計方針

こうした課題に対応するため、INSVISIONが提供する工業計測向けハンドヘルド3DスキャナーAlphaScanを活用した計測体制の導入が進められている。ソリューションの設計時に重視されたのは、鋳造現場の環境に適応できる性能と、複雑な形状の鋳造素材でも短時間で高精度なデータ取得が可能な点、そして取得したデータを品質検査レポートの作成やリバースエンジニアリング用のCADデータ生成に直接活用できる連携性の3点だ。鋳造現場は鋳物砂の粉塵が舞うことも多く、据え置き型の精密機器を持ち込んでの計測が難しいケースも多いため、持ち運びが可能なポータブルタイプの装置が選定基準の一つとなる。

AlphaScanは、工業計測向けの高精度測定に対応しており、CEやFCC、ISO9001をはじめとする各種国際認証を取得している点も、品質管理体制の規格適合が求められる製造現場での導入を後押ししている。INSVISIONはAI駆動の高精度3Dスキャンとスマート検査技術の開発に注力する企業で、20カ国以上で事業を展開しているため、複数の製造拠点を持つ企業でも統一した計測基準を適用できる点も評価されている。

現場での導入手順と具体的な活用場面

実際の鋳造現場にAlphaScanを導入する場合、まず対象となる鋳造素材の種類やサイズ、計測の目的（品質検査かリバースエンジニアリングか）に合わせて測定パラメータの調整を行う。次に対象物の表面に必要に応じてマーカーを貼付するが、AlphaScanは対象物の表面特徴を自動で認識する機能を備えているため、マーカーの貼付枚数を最小限に抑えられ、準備作業の負担が軽減される。スキャン作業はハンドヘルド型の装置を持って対象物の周囲を移動しながら行うため、定盤の上に固定できない大型の鋳造部品でも、現場に置いたまま測定することが可能だ。

取得した3Dデータは専用のソフトウェアで即時に確認でき、点群データからメッシュデータへの変換や、設計時のCADデータとの誤差比較作業も同一のシステム上で実施できる。品質検査の場面では、従来の三次元測定機では測定しきれなかった曲面全体の誤差分布を可視化できるため、工程のどの段階で不具合が発生しているかの原因分析にも活用できる。リバースエンジニアリングの場面では、取得した3Dデータを元にCADデータを作成することで、旧型部品の補修用鋳型の製作期間を短縮することが可能になる。

導入による現場の変化と他業種への適用可能性

AlphaScanを用いた鋳造素材の3Dスキャン体制を導入した現場では、従来の接触式計測と比較して、单件あたりの計測時間が大幅に短縮され、測定者による結果のばらつきも抑えられるようになった。複雑な形状の鋳造部品でも全体の寸法データを漏れなく取得できるため、出荷後の寸法不具合による返品率の低減にもつながっている。また、ポータブル型の装置は鋳造現場だけでなく、部品を納品した先の組立現場での寸法確認作業にも持ち込んで活用できるため、部品受け入れ検査の効率も向上する。

今回紹介した鋳造業界での活用事例は、複雑な形状の金属部品の品質検査やリバースエンジニアリングが必要な他の業種にも応用できる。具体的には航空宇宙、自動車、産業機械、エネルギー関連設備の製造現場など、高い寸法精度が求められる部品を扱う業種で同様の効果が期待できる。今後も製造現場のDXが進む中で、3Dスキャンを活用した非接触式の計測手法は、品質管理の効率化と精度向上を支える基盤技術として普及が進むと考えられる。