陶器花瓶の製版で焼成時の収縮を補正するためのデジタル補正とテンション調整

はじめに――製造業の現場に根付く「焼成収縮」問題とデジタル活用の重要性

モノづくりの現場では、管理職としてもバイヤーとしても長年直面してきた課題があります。
その一つが、陶器花瓶の製造過程において避けて通れない「焼成時の収縮」です。

陶器製品は、原料の調合や成形時点では設計寸法通りに進んでいるように見えても、焼成工程を経ると、計算通りにはいかない微妙な変形や収縮が発生します。
この不可避の現象を克服するため、多くの現場でアナログ的な「勘」や「経験」に頼った補正が行われてきました。
しかし、製品品質の標準化や納期短縮が重視される現代においては、こうした属人的な手法では限界が見えてきています。

近年、デジタル技術を活用して収縮補正と成形テンション管理を行う動きが拡大しつつあります。
本記事では、陶器花瓶の製版プロセスに焦点を当て、最新のデジタル補正方法やテンション調整の実践ノウハウを、昭和的価値観と現代の技術進化の双方を見据えつつ解説します。

陶器花瓶と焼成収縮――現場目線でそのメカニズムを理解する

なぜ陶器は焼成時に収縮するのか

陶器の製造過程では、原材料である粘土（水分・不純物を含む）が成形され、乾燥後に1,000～1,300度の高温で焼成されます。
このとき、原料に含まれる水分や揮発性成分が飛び、粒子間の結合が強化されることで体積が減少します。
この現象が「焼成収縮」です。

一般的に陶器では10％前後、場合によってはそれ以上の収縮が起こります。
しかも収縮率は縦横高さ方向、掘り込み部分や厚みの違いなどで異なり、均一ではありません。
このため、設計と製品の寸法差異は必然となり、これを正確に予測し補正することが品質の安定化には不可欠です。

昭和から続く「勘」と「経験」への依存

工場によっては、寸法変化を見越して金型や成形型の段階でサイズ補正を行っています。
しかし、多くがベテラン作業者の「感覚」や経験値に依存しています。
例えば「あの粘土ならこのくらい引ける（縮む）だろう」という極めて職人的な世界です。
残念ながら、技術伝承の難しさ、新人育成の遅れ、属人リスクなど、「昭和モデル」だけでは持続的競争力を維持できなくなっています。

デジタル補正――数字で「事実」を捉える時代へ

収縮率のデータ化と数値管理

まず着手したいのが、収縮率の可視化です。
各工程の収縮率（乾燥、焼成ごと）を、複数ロットで正確に測定し、データベース化しましょう。
・形状ごと（花瓶のカーブ、太さ、高さ別）
・原料ロットごと（配合や粘度の違いも記録）
・焼成温度や保持時間の微細な違いも記録
こうして収集したデータから、傾向値や変動幅が読み取れるようになります。

最近ではIoT対応の焼成釜や非接触3Dスキャナーを活用し、サンプリング品を自動計測する事例も増えています。
この「事実」としての数字こそが、勘や経験と違い属人解消による標準化への第一歩です。

CADとデジタル修正の連携

次に重要なのは、上記で得た収縮率データを設計現場でリアルタイムに反映する体制づくりです。
3D-CADソフトなどでは、特定方向の「収縮パターン」を予めパラメータ入力できる機能もあります。
成型金型の設計段階から、「完成品の理想寸法」を逆算し、焼成後に狙い通りになるような補正寸法で設計データを調整するのです。

この連携が強化されることで、発注側（バイヤー）とサプライヤー側（メーカーや工場）の認識ギャップも減り、品質要求・納期管理も飛躍的に円滑になります。

テンション管理――力学的アプローチによる変形抑制

成形時に発生するテンション（内部応力）とは

焼成中の収縮以外にも、成形工程で「テンション（内部応力）」による変形が発生します。
粘土の厚みにムラがあったり、成形時に外力バランスが崩れると、焼成中に歪みや割れが生じやすくなります。
これは、バイヤーが「この製品は割れやすい」「歪み品が多い」と感じる原因になり、現場管理職や品質責任者が最も頭を悩ませるポイントです。

テンション測定と最適化工程の導入

現場改善の第一歩は、テンション（応力）の客観的可視化です。
・変形ひずみゲージや表面ひび割れ検出
・赤外線測定による応力分布可視化
・成形段階ごとの荷重分布チェック
など、アナログな「カン」から脱却しつつあります。

例えば、最新のデジタルクランプや圧力センサー付きプレス機を導入することで、応力の分散や理想的な荷重値を自動記録できます。
このデータを反映して、成形時の圧力・時間・プレス順序などの最適化が可能になります。

バイヤーからの設計変更依頼や、納品後クレーム対策でも「どの工程のテンションが原因で不具合が生まれたのか」をデータで遡及できるため、トラブル発生時の原因分析や再発防止にも直結します。

アナログ業界の文化とデジタル活用の橋渡し

昭和の良きものを残しながら、進化する工場運営

陶器花瓶のような伝統的な製品は、ベテラン師匠が抱える「匠の技」「現場のひらめき」「粘土との対話」も大切です。
すべてを単純にデジタル化するのが正解ではありません。
大切なのは、現場の暗黙知やノウハウを「数字と言語」に落とし込んで共有し、デジタル技術で再現性・安定性を高めることです。

・ベテランの収縮経験をデータと比較し、ズレを修正する
・手作業時の絶妙な力加減をテンションセンサーで“見える化”する
・意外性のある変数（天候変動や湿度など）も収縮率データに含める
といった、「人とデジタル」の融合が次世代工場の鍵となります。

バイヤー・サプライヤー・現場作業者に求められる新しい視点

バイヤー視点：サプライヤー選定の新基準

今後は「収縮・変形管理のデジタル基盤を持つサプライヤー」がバイヤーから高く評価される傾向が強まるでしょう。
理由は、納期遅延や不良率の削減、トレーサビリティの強化、高度な工程変更対応力がクリアできるためです。

設計段階からサプライヤーと密に連絡し、「こう縮む、こう変形するリスクがある」という技術的議論が成り立つかどうかも、信頼関係の尺度となります。

サプライヤー・工場現場のマインドセット変革

サプライヤー側は「過去のやり方」に固執せず、新技術や設備への柔軟な投資、工程データのオープン化などが求められます。
また、現場作業者も「経験則＝正しい」のみでなく、デジタルデータや工程管理システムを活用し「標準化・安定化・省人化」の意識を持つことが重要です。
従来の知見と新たな仕組みのコラボレーションによって、高度化する顧客要求に応えられるのです。