課題

自動車業界は技術的な転換期を迎えており、車両で必要な部品数が少なければ少ないほど、生産効率が高まると言われています。「部品を大型化すれば、生産効率を高め、組み立て時間を短縮することができます」と、ミゲル・アンヘル・フェランデスBIW R&D部長は説明しています。「また、車両を軽量化し、安全性を高めることもできます。」これに関して、Gestampが開発したGes-Gigastamping®製品群は先駆的な役割を果たしています。これは、高強度鋼を温間プレス成形して生み出される大型構造部品のことを指しているのですが、この部品を産業用工程で高いプロセス安定性でレーザ溶接することは難題だったとフェランデス部長は述べています。「プレス硬化鋼にはアルミニウムと珪素（AlSi）がコーティングされており、部品が腐食から保護されています。従来のスポット溶接であれば関係ないのですが、レーザ溶接では最初は非常に苦労しました。」そこでの難点は、溶接ビード内で両方の異種材料を均一に接合することができなかったことにありました。 その代わりに、中間相と結晶構造であるα鉄が形成され、ビード品質と部品の構造機構特性に悪影響が及んでいたと、TRUMPFのアプリケーション開発部長ニコライ・シュペーカーは述べています。

ソリューション

Gestampが開発したレーザ溶接イノベーションG-Weldに基づいて、TRUMPFは課題に取り組みました。G-Weld®は、パッチワークブランクで従来のスポット溶接に取って代わる工法としてGestampが開発したものです。溶接ビードをG字型にすることで、溶接速度を最大5倍高速化し、生産の効率と品質を大幅に高めることが可能になっています。「ですが、レーザ溶接前にアルミニウムと珪素のコーティングを上流の工程で除去しなければならなくなっていたら、せっかく節約した時間がすぐに無駄になってしまっていたところでした」とフェランデス部長は説明しています。解決策としてビームシェイピングに工夫を凝らすことになり、Gestampの場合はオプションのマルチフォーカスを使用することになりました。このオプションでは、レーザ光が4本のビームに分割され、強度がほぼ四等分されます。4本の分割ビームはどれも、コアビームとリングビームから構成されています。「ビーム1本だけでなく、一気に4本が溶融池に作用することで、両方の材料が均一に混合されることになります。それにより、余計な結晶構造の形成が防止されるのです」と、TRUMPFでモビリティアプリケーション部門グローバルビジネスデベロップメントマネージャーを務めているマーク・フメルは説明しています。「それに加えて、リングビームの追加エネルギーによって、スパッターの発生も防止されます。」その結果として生み出された溶接ビードは、自動車業界の厳しい衝突試験の要件にも適合するものになっています。

実行

開発段階でTRUMPFのエキスパートは、まずはGestampから提供された素材で仕事を進めました。プロジェクトの進行に伴って、実際の部品が使用されるようになり、最終的にはGestampが本番の衝突試験で使用している車体全体が扱われることになりました。「この仕事をやった甲斐がありました」とフェランデス部長は述べて、次のように総括しています。「新しい溶接工法には、複数のメリットがあります。まず、生産と組み立てロボットなどの設備でコストが削減されており、組み立てが簡単になったことで、最終加工工程での複雑度が低下しています。また、溶接速度の高速化に伴って生産性が向上していると同時に、溶接ビード品質も高まっています。」それに加えて、重要なメリットがもう一つあります。レーザでは溶接する部品に届きやすくなっているだけでなく、片側だけを溶接することで、表面が半分見えているという利点も得られているのです。部品の下側からはビードを見分けることができなくなっていて、直接塗装することが可能になっています。この新工法の導入前に、Gestampでは検証段階を開始しています。「この内部検証が完了次第、このテクノロジーを当社の全工場に展開することになっています」とフェランデス部長は述べています。

展望

「製造方法の簡易化と競争力強化に対するニーズが高まっています」フェランデス部長は説明して、次のように補足しています。「特に当社のGes-Gigastamping®製品群では、目に見える接合箇所なしで、接合作業を高精度で素早く、障害なしで進めることが求められています。当社の新しい溶接工法には、全く新しい方法を生み出し、部品の設計と製造を根本的に変える可能性が潜んでいます。」

2026年3月10日現在