アルミニウム合金の CNC 加工適用事例
2025-03-26
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2025-03-28スマートロックの加工に用いられる「CNC 加工」とは、具体的にどのようなものなのでしょうか。
過去 1～2 年間、一部のハイエンドなスマートドアロックが、宣伝ポスターに「CNC 技術」の使用をアピールしており、この技術によりパネル表面がより平滑になり、指紋の残りを効果的に防ぐことができると紹介しています。
スマートロックのパネルに残る指紋は、確かに厄介な問題です。一 方では、パネルが汚れて定期的な清掃が必要になるほか、指紋が残 ることでセキュリティ面で不安を抱かせることもあります。
では、ここで言う「CNC技術」とは何でしょうか？ どうやってこの問題を解決するのでしょうか？
CNCの正式名称は「Computer Numerical Control」で、一般的には「数値制御」と呼ばれています。CNC加工とは、数値制御装置を使用して製品の構造や外観を加工するプロセスのことです。
携帯電話の金属パネル製造において、CNC技術は最初に大規模に採用されました。
CNC 技術は、精密な部品を生み出すという原点を持って誕生しました。これはアップルが先駆的に採用した全金属ワンピース加工技術で、まずアルミニウム板を精密加工によりワンピースボディの原型に切削します。ボディが徐々に形を取る過程で、キーボードの形状やボディ表面の各種微細構造がフライス加工により彫り出されていきます。
従来、金属鋳造では主にダイカスト（圧鋳）プロセスが用いられていました。これは、事前に金型を作成し、溶融した金属を型に流し込み、冷却後に製品を取り出す方法です。このプロセスの利点は大量生産に適している点にありますが、欠点としては加工精度が不十分で、微細な部分が粗くなりがちなことが挙げ
そのため、CNC 加工を「彫刻」と例えて理解することができます。CNC フライス盤は「彫刻刀」に例えられ、アルミニウムのブロック全体を「削り取って」形状を作り上げるのです。
スマートドアロックにおいて、現在ほとんどのロックパネルにはダイカスト技術が採用されています。
一方でコスト面の要因があり、もう一方ではスマートロックは携帯電話ほどの精密さが求められないため、圧鋳パネルでもほとんどの日常的なニーズを満たすに十分なのです。
では、なぜ一部のメーカーがスマートロックに CNC 技術を採用するのでしょうか？これは CNC 加工とダイカストの長所・短所を比較することに関連しています。
先に述べたように、ダイカストプロセスは溶融金属を特定の形状に冷却固化させるものです。この過程で金属の結晶配列がある程度損傷され、圧鋳された金属部品の強度が不足しやすくなります。そのため、外力が加わった際に変形や破損のリスクがあります。また、金属の冷却時には内部や表面に気泡（ポア）が発生しにくいことが避けられず、冷却後の部品表面が平滑でないため、後工程の表面処理プロセスに影響を及ぼすことになります。
スマートロックの亜鉛合金パネル、ダイカスト（圧鋳）
それに対し、CNC 加工は金属ブロック全体を「削り出す」ため、強度面でより安全です。たとえ大きな外力が加わっても、CNC 加工パネルは破損しにくいという特性があります。
溶融金属の冷却プロセスが関与しないため、表面に気泡（ポア）が発生せず、比較的平滑なため、表面処理により適しています。
CNC 加工に一般的に組み合わされる表面処理技術は陽極酸化処理（アノーダル酸化）です。これは、電解の原理によりパネル表面に酸化アルミニウム皮膜を形成するものです（CNC 加工に対応する材料にはステンレス鋼、アルミニウム合金、亜鉛合金などがありますが、アルミニウム合金は軟らかくコストが低く、酸化処理しやすいため、より多くのメーカーに採用されています）。これにより、アルミニウムの表面硬度が効果的に向上します。
スマートロックのパネルにおいて、CNC 加工と陽極酸化処理を組み合わせることで、パネル表面を一層平滑にするとともに硬度を高めることができます。その結果、指紋の残留を効果的に抑制する効果が得られるのです。
さらに、CNC 加工による表面処理では、携帯電話のデュアルカラーやハイグロス、ブラッシュ仕上げなどと同様に、多種多様なカラー効果を実現できます。また、製品に立体感を演出することも可能で、金属本来の質感を一層引き立てる効果があります。
それに対し、ダイカストプロセスではしばしば通常の電気めっきや塗装処理と組み合わせられるに留まります。一定期間の使用後に表面のメッキ層や塗膜が剥がれる虞があり、外観や機能に悪影響を及ぼすことがあります。
一方、CNC 加工にはもう一つの長所があり、それはプログラミングによって寸法パラメータの修正が容易な点です。ダイカストプロセスでは金型を制作した後に外観寸法を変更するのが難しいのに対し、CNC 加工ではソフトウェア上のデータ修正だけで迅速に設計変更を反映させることが可能です。
もちろん、CNC技術にも明らかな欠点があります。つまり、設計に制約があり、量産に時間がかかるということです。
CNC 技術の形状の制約は、スマートロックの周囲のアール加工（丸みを持たせた加工）は容易でも、他の面でより複雑な形状を作成するのが難しい点に表れます。そのため、より美しいロックの外観を追求する場合、製品加工が比較的遅くなり、コストが著しく上昇します。多くのメーカーが低コストを目指しつつ金型を新たに開発したくないため、市場に出回る CNC 技術を採用したスマートロックの多くは四角形で、外観の違いがほとんどありません。
その結果、この技術を使用したスマートロックの価格は二極化しています。一方で非常にハイエンドな製品（複雑な外観）が存在する一方で、他方で比較的平凡なデザイン（四角形）のものもあるのです。
CNC 技術を採用したハイエンドなスマートドアロック製品
バッチ処理では 1 台の機械が 1 つの部品しか加工できず、しかも錠前には多数のアクセサリ（錠内部の構造部品を除く）があり、同時加工ができません。さらにプログラミングとデバッグが必要で、加工センターに対する要求も高いため、加工サイクルが長くなるのです。
もう一つの点として、現在 CNC 技術を用いたスマートロックの筐体材料は基本的にアルミニウムでできています。表面処理により酸化アルミニウム皮膜が形成され硬度が向上していますが、携帯電話の筐体と同様、比較的損傷を受けやすいのが現状です。