アルミキャスト（鋳物）とは？特徴・メリットを詳しく紹介

アルミキャストとは「アルミ鋳物（いもの）」のことを指します。アルミは軽量で耐久性の高い素材であるため、さまざまな製品に用いられています。そして、アルミ製品について知るうえでアルミキャストの概要や種類、用途について知っておくことも大切です。そこで今回は、アルミキャストの特徴や種類などを詳しく解説します。

アルミキャストの概要

アルミキャストとは、アルミニウム合金を原料として、高温で溶かした金属を砂型や金型、ロストワックスなどの鋳型に流し込んで製造されるアルミ製品を指します。この製造工程は「アルミ鋳造」とも呼ばれ、溶けたアルミニウムを鋳型に注ぎ込み、冷却して固めることで製品が作られます。鋳造技術はアルミニウムに限らず、鉄や錫などさまざまな金属の加工にも用いられる、汎用性の高い製造方法です。

アルミキャストはアルミニウムを原材料としているため、電気伝導性と熱伝導性に優れている点が特徴です。さらに、アルミキャストは軽量であるため、自動車や航空機、船舶用パーツ、機械部品など幅広い製品に使用されています。耐食性が高く錆びにくいことも大きなメリットであり、長期間の使用に適した素材です。また、アルミキャストはリサイクル性にも優れており、再生利用が可能で環境負荷の軽減にも貢献しています。

このように、多様な特性を持つアルミキャストは、さまざまな分野で欠かせない素材として広く活用されています。

アルミキャストの施工事例(アスザック株式会社)

アルミキャストを使用するメリット

数ある建材のなかでもアルミキャストを利用することには、どのようなメリットがあるのでしょうか。ここでは、アルミキャストのメリットについて詳しくご紹介するので、ぜひチェックしてみてください。

軽く耐久性が高い

アルミキャストには、軽量かつ耐久性が高いというメリットがあります。その重量は鉄の3分の1ほどとされており、さらに表面処理を行うことで耐久性を増すことも可能です。そのためアクセサリーや装飾品など身近な製品の製造に用いられたり、航空機や自動車部品などさまざまな分野で重宝されていたりと、軽量化と耐久性を求められる場面で多く利用されています。

熱伝導性・電気伝導性が高い

優れた熱伝導性を持ち、また電気伝導性が高いというのも、アルミキャストを使用する大きなメリットのひとつです。熱伝導性は鉄の約3倍ほどもあり、同時に冷めやすいという性質も持っているため、冷暖房機器や熱交換器、エンジン機器、鍋やフライパンなどに使用されています。

また、電気伝導性の高さは銅の約60％ですが、比重が3分の1となっているので、同じ重さであれば2倍の電流を通すことになります。このような特徴から、機械部品、自動車部品などにも活用されています。

耐食性が高く錆びにくい

耐食性が高く、錆びにくい素材であることもアルミキャストを使用するメリットです。耐食性が高いというのは錆びにくいということであり、風雨にさらされる建築物や水に接する船舶部品としても広く使用されています。とくに熱処理や下地処理、表面処理を行うことでサビにくさが増し、さらに紫外線にも強いという点で、鉄よりも優れている素材であるといえるでしょう。

磁気を持たない

アルミキャストは磁気を持たない素材でもあります。電磁気の地場にもほぼ影響されることがなく、磁気を帯びることもないため、非磁性が求められる製品にも利用されています。同じように金や銀も非磁性ですが、アルミニウムが圧倒的にコストが安いという点で優れているといえます。この性質から、計測機器や電子医療機器などにも使われているのがアルミキャストです。

リサイクルが可能

アルミキャストに使用されるアルミニウムは酸化しにくく融点が低いという特徴から、リサイクルしやすいというメリットもあります。アルミニウムの融点は660℃であるのに対し、鉄は1,536℃、銅は1,084℃であることから、その融点に大きな差があることがわかります。そして、アルミ資源はすでにリサイクルのシステムが完全にできあがっていることから、資源を無駄にしないという点でも選ばれやすい素材といえるでしょう。

加工がしやすくデザイン自由度が高い

アルミキャストは加工がしやすいという特徴もあります。成形加工はもちろん切削加工も簡単に行うことができるので、デザインの自由度が高く細かな要望に応える製品を製造できるというのが大きなメリットといえるでしょう。また外観が美しく、表面処理によっては落ち着いた見た目にすることも可能なので、利用したい場所の雰囲気や希望に合わせた製造ができるという魅力があります。

アルミキャストではどんなものが作れる？

アルミキャストは、建物の外装から内装、エクステリアまで幅広い建材に利用できます。型に溶かしたアルミニウム合金を流し込んで成形するため、平面だけでなく凹凸や曲面を持つ形状にも対応しやすい点が特徴です。

ここでは、建築分野で代表的な製品を5つに分けて紹介します。用途を把握しておくと、設計段階でアルミキャストを採用できる場所を検討しやすくなるでしょう。

ファサード・外装パネル

まず挙げられるのは、建物の顔となるファサードや外装パネルです。アルミキャストは型を使って成形するため、表面に凹凸を付けたり、立体的な模様を表現したりできます。

そのため、単純な平板では出しにくい陰影や質感を外壁に取り入れたい場合に適した用途です。大型のパネルを組み合わせれば、商業施設やオフィス、公共施設などの外観に統一感を持たせることもできます。同じ意匠を複数枚に展開できるため、外壁全体で連続したパターンを作る用途にも適している素材です。

外装パネルは建物の印象を大きく左右するため、意匠と製作条件を同時に検討しましょう。建物ごとに意匠を変えたい場合は、オーダーメイドで形状を検討できるメーカーへ相談することをおすすめします。

ルーバー・庇・マリオン

アルミキャストは、ルーバーや庇、マリオンなど外装を構成する部材にも利用されています。ルーバーは視線や日射を調整する部材、庇は雨や日差しを遮る部分、マリオンは外壁面に設ける縦方向の部材です。これらは機能だけでなく、建物の外観を印象づける要素にもなります。

アルミキャストなら断面や表面に変化を付けやすいため、意匠を持たせた外装部材の計画にも有効です。奥行きや曲面を加えた形状にも対応しやすく、外装に立体感を与えたいときにも選択肢となるでしょう。

同じ形状を連続して配置すれば、外観に一定のリズムを持たせることもできます。軽量なアルミの特性を生かしながら、意匠性のある外装を作りたい場合にも検討できるでしょう。

天井・内装パネル

外装だけでなく、天井や壁などの内装パネルにもアルミキャストを採用できます。鋳造では模様や凹凸を型に反映できるため、板材を曲げたり切ったりするだけでは作りにくい表情を出せる点が特徴です。

天井面に同じパターンを並べたり、壁面に立体的な意匠を加えたりする使い方もできます。ホテルやオフィス、商業施設など、内装にも独自性を持たせたい空間で選択肢のひとつです。

繰り返し模様や細かな凹凸を設ければ、壁紙や平板とは異なる質感を空間に加えられます。照明による陰影も生かせるので、素材そのものを意匠の一部として見せたい場合にも向いているでしょう。

内装に採用する際は、周囲の仕上げ材や照明計画との組み合わせの確認も大切です。

門扉・フェンス・手すり

門扉やフェンス、手すりなどのエクステリアも代表的な用途です。アルミキャストは複雑な模様や曲線を一体で成形しやすく、装飾性を持たせた外構部材を作れます。

鉄と比べて軽いため、重厚感のあるデザインを取り入れながら部材の重量を抑えたい場合にも適した素材です。また、アルミは耐食性が高く、雨風に触れる屋外部材にも取り入れやすいでしょう。

建物の外観に合わせて模様や形状を検討できるため、入口まわりの印象を統一したい場合にも役立ちます。住宅だけでなく、学校や商業施設、公共施設などの門まわりにも活用できるでしょう。

モニュメント・公共空間部材

アルミキャストは、モニュメントやベンチなど公共空間で使う部材の製作にも対応できます。型を利用することで、文字や模様、曲面を含む形状を一体化しやすく、施設独自のデザインを反映しやすい点が特徴です。

駅前や公園、広場などでは、建材としての機能に加えて景観との調和も求められます。アルミキャストなら形状や表面仕上げを工夫しやすいため、周囲の建築や空間に合わせた計画が可能です。

施設名や地域性を表す意匠を取り入れることで、空間を特徴づける部材として使う方法もあります。製品の大きさや形状によって適した鋳造方法が異なるため、設計段階からメーカーへ相談するとよいでしょう。

アルミキャスト建材が適しているケース

アルミキャストは、すべての建材に適した製法ではありません。しかし、立体的な形状や特注品、意匠性を求める案件では、鋳造ならではの特徴を生かせます。建材の用途や数量、寸法、設置場所によって向き不向きがあるため、採用前に条件を整理することが重要です。

ここでは、アルミキャスト建材を検討しやすい5つのケースを紹介します。素材の特徴だけで判断せず、形状や数量、施工条件まで含めて適性を考えることがポイントです。

複雑な立体形状を表現したい場合

複雑な凹凸や曲面を持つ部材を作りたい場合は、アルミキャストが選択肢になります。鋳型の形状を製品へ反映できるため、平面材では作りにくい立体的なデザインにも対応しやすいからです。

レリーフのような模様や奥行きのある形状など、外観そのものを特徴にしたい建材にも利用できます。同じ面の中で厚みや凹凸を変えるなど、立体的な造形を一体で表現したい用途にも適しているのがアルミキャストです。

ただし、形状が複雑になるほど型の設計や鋳造条件の検討が重要になります。実現したいデザインがある場合は、図面やイメージをもとに製造できるかメーカーへ確認しましょう。

大型の特注建材を製作したい場合

既製品では寸法や形状が合わない大型建材を作りたい場合にも、アルミキャストは選択肢のひとつです。ファサードパネルやカーテンウォール、屋根、庇など、建物に合わせた大型部材の製作実績を持つメーカーがあります。

アルミは鉄より軽いため、大きさを確保しながら重量を抑えたい場面にも適した素材です。特注製作なら、建物の寸法や設計意図に合わせて形状を検討できる点も利点となります。

一方、対応できる寸法や重量はメーカーごとに異なる点へ注意が必要です。大型の特注品を計画するときは、希望寸法や設置場所、必要な性能を伝えたうえで製作の可否を確認しましょう。

同じ意匠の部材を複数製作したい場合

同じ模様や形状の建材を複数作る場合も、型を使うアルミキャストと相性があります。一度作った鋳型の形状をもとに成形できるため、同じ意匠を複数の部材へ展開しやすい点が特徴です。

例えば、外装パネルや天井材などを一定のパターンで配置する計画に利用できます。ひとつの意匠を建物の複数箇所へ繰り返し使いたい場合にも、統一した外観につながるでしょう。

ただし、製法によって型の作り方や耐久性、適した生産数量は異なります。必要な数量と製品サイズを整理し、型の費用を含めた製造方法をメーカーと検討するとよいでしょう。

板金では難しいデザインを実現したい場合

板金加工で表現しにくいデザインを形にしたい場合は、アルミキャストが有力な方法です。板金は金属板を切断したり曲げたりして加工しますが、鋳造は型の内部に金属を流し込んで形を作ります。

そのため、細かな凹凸や連続する曲面など、板材の加工では工程が増えやすい形状を一体で作れる場合もある点が特徴です。複数の板材を組み合わせる方法では表現しにくい厚みや起伏を持たせたい場合にも検討できます。溶接部分を目立たせたくない意匠にも活用しやすいでしょう。

ただし、すべての形状を一体成形できるわけではないため、設計段階で鋳造しやすい形に調整することも必要です。

意匠性を重視した外装に採用したい場合

建物の外観に独自性を持たせたい場合も、アルミキャスト建材が適しています。ファサードや外装パネル、ルーバーなどに凹凸や模様を加えることで、光の当たり方によって表情が変わる外装を作ることが可能です。

さらに、表面仕上げや塗装を組み合わせれば、建築デザインに合わせて色や質感も調整できます。施設のコンセプトに合わせて形状を決めれば、外装そのものを建物の特徴として見せることも可能です。

アルミは耐食性が高いため、屋外で使用する建材にも取り入れやすいでしょう。意匠だけでなく寸法や取り付け方法も含め、設計者とメーカーが早い段階から条件を共有することが重要です。

アルミキャストの原材料

アルミキャストの原材料であるアルミニウム合金は、アルミニウムにほかの金属や少量の非金属材料を加えることで作られる素材です。この合金化により、アルミニウムの性質を活かしつつ、さまざまな用途に応じた性能が付与されているのです。

純アルミニウムは軽量で熱伝導性に優れている一方、傷つきやすく、鉄と比べると強度が劣るため、素材としての弱点があります。しかし、銅やマンガンなどの金属を加えることで、これらの弱点を補い、耐久性や強度を向上させることができます。たとえば、軽さを活かしつつ特定の条件下での性能を高めた合金は、自動車や航空機など、軽量化が求められる分野で重宝されているのです。

アルミニウム合金の最大の特徴は、その軽量性です。鉄と比較すると重さは約3分の1であり、製品の重量を抑えたい場合に理想的な素材です。また、柔軟性にも優れ、加工が容易なため、複雑な形状の製品や装飾性が求められる製品にも適しています。

さらに、耐食性が高い点も特筆すべき特徴です。アルミニウム合金は、大気中で表面に形成される酸化被膜が安定しており、この被膜が腐食を防ぐ役割を果たします。そのため、長期間にわたり性能を維持することが可能です。加えて、電磁波や熱を効率よく反射する性質もあり、特定の環境下での活用にも適しています。

このように、アルミニウム合金は軽さ、加工性、耐食性、そして安定性を兼ね備えた優れた素材として、さまざまな分野で活用されています。

アルミキャストの種類と用途

ひとえにアルミキャストといってもさまざまな種類があります。中でも、Al-Cu系合金、Al-Si系合金、Al-Mg系合金などが主流です。

Al-Cu系合金

Al-Cu系合金は、アルミニウムと銅をもとにした合金で、強靭性と電気伝導性をもっていることが特徴です。そのため、自転車用部品や航空機の油圧部品といった高精度が求められる用途で使用されます。

Al-Si系合金

Al-Si系合金は、アルミニウムとシリコンを主体とする合金です。この合金の特徴として、流動性のよさや耐食性があります。薄肉で複雑な形状の鋳物に適しており、ケース類やカバー類などに使用されているのです。さらに、Al-Si-Mg系合金やAl-Si-Cu系合金など、ほかの金属が加えられた種類もあります。

Al-Mg系合金

Al-Mg系合金は、アルミニウムとマグネシウムを主体とした合金で、耐食性や耐海水性に優れている点が特徴です。船舶部品や化学用器具、食品産業で使用される器具など、腐食や錆びに強いことが求められる製品に利用されています。ただし、シリコンが含まれていないため、鋳造性は他の合金よりも低いことが注意点です。

アルミキャストの製造工程

アルミキャストの製造工程は「デザイン・設計図の作成」「造型（型を作る）」「溶解」「注湯」「型をはがす」「仕上げ」の6工程です。ここではアルミキャストの製造工程6ステップをまとめましょう。

製品のデザインや設計図を作成する

1つ目の工程はデザイン・設計図の作成です。この設計図を軸にアルミキャストを鋳造するため、とても大切な過程と言えます。

鋳造したい製品の設計図がなくても、業者によってはデザイン・設計図を一から作成してくれるところもあります。アルミキャストの製造を依頼する場合には、問い合わせの際に状況を説明し、対応可能かどうか確認しておきましょう。

デザインから決める場合には、そのデザインが実現可能かどうかを考えなければなりません。さらに寸法取りを行い、肉厚を決定します。また分割して作るのか、一体で作るのかも決める必要があります。

デザインや設計図を作成する場合は、事前打ち合わせが重要です。製品が完成した時の仕上がりや納期に大きく関与してくるでしょう。

造型

デザイン・設計図が完成したら、型を作成します。造型方法はさまざまで、木型の場合には製品の大きさや複雑さ、加工性などを考慮しながら制作をしていきます。木型が完成したら、木型を枠にセットして砂を埋め込みます。

製品が空洞を持つ形状であれば、メインの型と空洞を作るための専用の型「中子」の2つを製造しなければなりません。型の大きさによって製品の寸法も変わるため、きちんと採寸された精度の高い型を作る必要があります。

自動造型機で製造することも可能であり、型に使用する材料は砂型などがあります。フラン樹脂と硬化剤を混合した砂型などもあり、バリエーションが豊かです。

溶解

型が出来たら、型に流し込むアルミニウム合金を溶かして液体状にする作業です。アルミニウムは融点が低く、溶かした金属は「溶湯」と呼ばれています。溶解した溶湯（合金）は、ガスや酸化物などの不純物を除去することで、純度を高めていきます。

アルミニウムの溶解温度は約660度と低めです。また鋳湯温度は700℃以上です。鋳湯の温度はものの大きさによって異なります。溶かした金属の温度や成分により、製品の品質が変化しやすいので慎重に作業しなければなりません。

注湯

注意とは合金を溶かした溶湯を鋳型に注ぎ込むことです。溶湯を汲み、鋳型に注ぎ込み自然冷却によって金属が固まるのを待ちます。

鋳型に入れる時にスピードが遅くなると、金属の温度が下がってしまい、未充填、ひけ巣、歪み、低温割れなどさまざまな不良が発生しやすくなります。鋳型に流し込む時には適切なスピードで入れるようにしましょう。

注湯は職人の技術が必要な工程であり、スピーディ＆正確に作業が行われなければ、たくさんの不良品が製造されてしまいます。注湯は腕のよい職人がいて実績が豊富な業者に依頼しましょう。

型をばらす

鋳型に流し込んだ溶湯が固まったら型をばらしていきます。砂型の場合は、砂型を破壊した後に凝固した鋳物を取り出します。表面には砂が付いているため、ショットブラストで表面の砂を落としてきれいにしましょう。

表面の砂を落としたら、製品には必要のない湯口などを切り取ります。型に使用した砂はリサイクルして、繰り返し使用することが可能です。切り落とした湯口も返り剤として、溶解して再利用しましょう。

中が空洞の製品を作る場合は、振動を加えることで鋳型を崩壊させます。製品の中から中の鋳型を取り除いていきます。

仕上げ

仕上げ工程では矯正や研磨、塗装、機械加工などを行って、鋳物が製品として出荷できる状態にする工程です。製品によっては追加で加工する作業として、機械による加工を行う場合もあります。

機械加工では寸法精度を出すものもあり、仕上げの方法はそれぞれの業者によって異なります。建具や建築関連のアルミ鋳造の場合は、鋳物を溶接でまとめることもあります。

仕上げ作業はアルミ鋳造の製造工程では重要であり、技術力に差が出やすいです。

まとめ

アルミキャストとは、アルミニウム合金を用いて鋳造された製品のことです。軽量性や耐久性、耐食性に優れた素材として、幅広い分野で利用されています。自動車や航空機のパーツから船舶部品、装飾品まで多用途に対応でき、リサイクル性にも優れ環境負荷を軽減可能です。主な種類にはAl-Cu系、Al-Si系、Al-Mg系合金があり、それぞれ強度や耐食性、加工性など特性が異なります。とくにAl-Cu系は電気伝導性が高く、精密機器に適し、Al-Si系は流動性がよく複雑な形状に対応可能です。Al-Mg系は海水や化学環境での使用に優れた耐性をもちます。アルミキャストは、軽さと加工のしやすさに加え、特定の条件下で高い性能を発揮する素材として現代の製造業を支える重要な存在です。

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