米国におけるTier-1サプライヤー向け航空宇宙鍛造プロジェクト

プロジェクト概要

本事例は、商用機および防衛用航空機向け推進システムを専門とする米国拠点のトップティア航空宇宙サプライヤーとの戦略的航空宇宙鍛造連携を紹介するものである。本プロジェクトでは、極度の熱的・機械的負荷下で動作する重要な回転部品である高信頼性チタン合金タービンディスクの設計、材料認定、および量産が実施された。18か月にわたる本イニシアチブでは、エンジニアリング協業、ASTM／AMS準拠の工程開発、およびAS9100認証取得済み製造が実施され、合計3ロット（精密鍛造ユニット472個）の生産が完了した。範囲には、完全なトレーサビリティ（溶解ロット、金型ID、非破壊検査記録）、NAS970に準拠した寸法検証、およびオハイオ州およびカリフォルニア州のITAR管理施設への納入が含まれる。

課題分析

顧客は、サプライチェーンの不安定化および米国国防総省による調達要件の強化という状況に直面し、重要な鍛造能力の現地化を迫られる状況にありました。既存の海外サプライヤーは、結晶粒の流れの均一性が不安定であることに加え、超音波検査（AMS 2631準拠）において時折検出される内部不連続性、および要求されるチタン合金Ti-6Al-4V ELI（Extra Low Interstitial：超低不純物）の化学組成公差（特に酸素および鉄含有量）への非適合といった課題を抱えていました。さらに、納期は24週間を超え、次世代ターボファンエンジン向けプログラムのエンジン組立スケジュールに支障を来す事態に陥っていました。このTier-1サプライヤーは、航空宇宙級チタン鍛造に関する実績と、厳格な工程管理能力、ならびに認証の整合性を損なうことなく設計変更依頼（ECO）に迅速に対応できる国内対応可能なパートナーを緊急に必要としていました。

提供されたソリューション

当社は、5,000トン級油圧プレス、真空雰囲気加熱炉、および±1°Cの精度で校正されたリアルタイム熱プロファイリングシステムを備えた専用航空宇宙鍛造セルを導入しました。顧客の金属学チームと密接に連携し、予備成形設計、制御されたひずみ速度変形、鍛造後の空冷ランププロファイルを含む多段閉鎖型鍛造工程を最適化しました。その結果、均一な等軸状微細組織（ASTM E112 グレード5～6）が得られ、流線の途切れも解消されました。すべてのビレットは、AMS 4911仕様を満たす米国認定製鋼所の材料から調達し、完全な工場試験報告書およびPMI（ポータブル・マテリアル・アイデンティフィケーション）検証を実施しました。各鍛造品には、AMS 2631クラスAに準拠した100％自動超音波探傷検査、AMS 2644に準拠した浸透探傷検査、およびGD&T制御CADモデルに対する三次元測定機（CMM）による寸法検証を実施しました。さらに、顧客のMRPプラットフォームと統合されたデジタルロット記録システムを導入し、リアルタイムの進捗状況更新およびPPAP文書（FAI報告書および工程能力調査報告書（主要寸法におけるCpk ≥ 1.67）を含む）への即時アクセスを可能にしました。

プロジェクトの成果

本プロジェクトでは、全472個の鍛造品において、初回合格率（First-Pass Yield）99.4％を達成し、金属組織的健全性および寸法適合性に関する不適合はゼロであった。平均納期は11.2週間に短縮され、従来の実績と比較して53％の改善が実現した。これにより、Tier-1サプライヤーはプロトタイプエンジンの試作を2四半期分前倒しで進めることができた。超音波探傷検査の結果、基準感度を超える指示信号発生率は0.1％未満であり、契約で定められた1.5％の閾値を大幅に下回った。特に重要なのは、納入されたすべてのタービンディスクが、顧客によるその後の熱処理、機械加工および最終スピン試験をすべて不合格なく通過したことである。この成功を受けて、当社はチタンおよびニッケル系超合金製の追加5品目の部品を対象とした3年間のフレームワーク契約を獲得し、米国航空宇宙市場における当社の事業拡大を実現した。

顧客からのフィードバックおよび戦略的影響

「チタン鍛造の物理的原理に対する彼らの深い理解——単なる機器操作技術にとどまらない——が、この差を生みました」と、サプライヤーの先端製造部門ディレクターは述べました。「当社の設計上の制約条件を、単なる生産上の障壁ではなく、譲れない設計要件として扱ってくれました。この提携関係により、当社のTier-1サプライヤーとしてのレジリエンスが強化され、米国国防総省（DoD）認定『信頼できるサプライヤー』（Trusted Supplier）としてのコミットメントも支えられています。」本航空宇宙鍛造プロジェクトは、米国において極めて厳格な規制が求められる航空宇宙市場において、ミッションクリティカルな部品を提供するという当社の能力を示すものであり、冶金学的な厳密性、規制遵守への徹底、そして迅速かつ柔軟な実行力を兼ね備えています。