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2014 Fiscal Year Research-status Report

プレスモーション材料流動制御を応用したマイクロハイドロ温間超深絞りプロセスの開発

Research Project

Project/Area Number 26630369
Research InstitutionTokyo Metropolitan University

Principal Investigator

真鍋 健一  首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (10145667)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 古島 剛  首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (30444938)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Keywordsマイクロフォーミング / 対向液圧深絞り / マイクロ超深絞り / プレスモーション / 逐次変形 / FEM / 寸法効果 / 再絞り
Outline of Annual Research Achievements

本研究では複雑三次元構造部品の成形に効果の大きい対向液圧成形を利用した温間マイクロシートハイドロ成形技術を基盤として革新的な高度マイクロシートハイドロ成形技術の開発に挑戦するものである。そのため、新たに再絞り法を導入し、パンチの進行とともにフランジ部への周液圧と対向液圧の効果を作用させる複合サーボプレスモーション制御によって、これまで実現が困難であったシームレスの世界最細0.18mmの無痛注射針を超えるマイクロ超深絞り法の開発を目指す。初年度は、本基本成形原理を実現するマイクロ超深絞り装置システムの設計試作と革新プロセスの開発に必要なFEMシミュレーションを行った。
(1)マイクロ超深絞りFEM解析:動的な負荷も考慮して動的陽解法ソフトLS-DYNAを用い、再絞りパンチ直径が0.5mmで、厚さ20ミクロンのSUS304箔材を用いた室温下での上記逐次成形プロセス解析を行った。その結果、再絞り工程で初回絞りパンチをΔsだけ引き上げてパンチとカップ間に隙間を設けそこで対向液圧を負荷して、それらを繰り返す新たなプロセスを考案した。その結果、動的な効果がある場合は直径の10倍以上のマイクロ超深絞りが可能だけでなく、動的効果がない場合でも総絞り比で3.8で、直径の2倍以上の細長い深絞りの可能を示すことができた。今後は最適加工条件の解明が課題である。
(2)マイクロ超深絞り装置システムの設計試作:上記FEMの結果を実証するための装置システムの設計・試作を行った。既設置のマイクロ対向液圧深絞り装置システムに超高圧の負荷が可能で、マイクロ超深絞り用周辺加熱・動的対向液圧制御が可能なシステムに改良した。室温下でシステムの基本動作を確認し種々のマイクロ成形の実験からマイクロ超深絞りの基礎データを収集した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

マイクロ超深絞りの可能性についてFEMシミュレーションを用いて、動的な効果がある場合は直径の10倍以上のマイクロ超深絞りが可能だけでなく、動的効果がない場合でも総絞り比が3.8で、直径の2倍以上の細長い超深絞りの可能性を示すことができた。このように具体的な逐次液圧負荷による革新的な成形プロセスとして示すことができたことは計画以上の進展といえる。

Strategy for Future Research Activity

本研究でマイクロ超深絞りの可能性を実験で検証することが最も大切である。そのために現在FEMシミュレーションにおいて超深絞りの実現性を最も示している境界条件で、マイクロ超深絞りが実際に実現できるかにかかっている。そこで、すでに開発できているマイクロ超深絞り用装置システムを用いて、実験によるプロセスの最適化を図ることが研究推進上で最も効率的と考える。そこでは実験とシミュレーション結果との細部にわたる比較を行い、成形現象の詳細な分析を通して、より効率的なマイクロ超深絞りの実現を目指す。その上で局部加熱の効果についても並行して検討を進める。

  • Research Products

    (11 results)

All 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] Micro Sheet Hydroforming Process of Ultra-Thin Pure Titanium Foil2015

    • Author(s)
      Hideki Sato, Ken-ichi Manabe, Dongbin Wei, Zhengyi Jiang and Daiki Kondo
    • Journal Title

      Key Engineering Materials

      Volume: 626 Pages: 397-401

    • DOI

      doi:10.4028/www.scientific.net/KEM.626.397

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Potential of fluid pressure use for achieving high formability in micro sheet forming process2014

    • Author(s)
      Hideki Sato, Ken-ichi Manabe, Dongbin Wei, Zhengyi Jiang, and Daiki Kondo
    • Journal Title

      AIP Conference Proceedings

      Volume: 1618 Pages: 327-330

    • DOI

      doi: 10.1063/1.4897740

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Formability of Micro Sheet Hydroforming of Ultra-fine Grained Stainless Steel2014

    • Author(s)
      Hideki Sato, Ken-ichi Manabe, Daiki Kondo, Dongbin Wei, Zhengyi Jiang
    • Journal Title

      Procedia Engineering

      Volume: 81 Pages: 1416-1468

    • DOI

      doi: 10.1016/j.proeng.2014.10.174

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Development of Triple Action Servo Press Machine for Micro Hydromechaqnical Deep Drawing2014

    • Author(s)
      D. Kondo, H. Sato, K. Manabe
    • Organizer
      th Asian Workshop on Micro/ Nano Forming Technology
    • Place of Presentation
      Taipei, Taiwan
    • Year and Date
      2014-11-09 – 2014-11-12
  • [Presentation] Numerical Study on Geometrical Size Effect in Micro Sheet Hydroforming2014

    • Author(s)
      H. Sato, K. Manabe, D. Wei, Z. Jiang
    • Organizer
      7th Asian Workshop on Micro/ Nano Forming Technology
    • Place of Presentation
      Taipei, Taiwan
    • Year and Date
      2014-11-09 – 2014-11-12
  • [Presentation] Formability of Micro Sheet Hydroforming of Ultra-Fine Grained Stainless Steel2014

    • Author(s)
      Hideki Sato, Ken-ichi Manabe, Daiki Kondo, Dongbin Wei, Zhengyi Jiang
    • Organizer
      11th International Conference on Technology of Plasticity, ICTP 2014
    • Place of Presentation
      Nagoya Congress Center, Nagoya, Japan
    • Year and Date
      2014-10-19 – 2014-10-24
  • [Presentation] マイクロシートハイドロフォーミングにおける板厚スケール因子の効果2014

    • Author(s)
      佐藤英樹、真鍋健一
    • Organizer
      第65回塑性加工連合講演会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2014-10-11 – 2014-10-13
  • [Presentation] トリプルアクションサーボ式マイクロ対向液圧深絞り装置の開発2014

    • Author(s)
      近藤大輝、佐藤英樹、真鍋健一、伊藤國吉
    • Organizer
      第65回塑性加工連合講演会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2014-10-11 – 2014-10-13
  • [Presentation] 微細粒鋼のマイクロ対向液圧深絞りにおける成形特性2014

    • Author(s)
      佐藤英樹、真鍋健一
    • Organizer
      第65回塑性加工連合講演会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2014-10-11 – 2014-10-13
  • [Presentation] Micro Sheet Hydroforming Process of Ultra-Thin Pure Titanium Foil2014

    • Author(s)
      Sato, H., Manabe, K., Wei, D., Jiang, Z., Kondo, D
    • Organizer
      12th Asia-Pacific Conference on Engineering Plasticity and Its Applications (AEPA2014)
    • Place of Presentation
      Kaohsiung, Taiwan
    • Year and Date
      2014-09-01 – 2014-09-05
  • [Presentation] Experimental and Numerical Investigation of Micro Sheet Hydroforming of Stainless Steel Foil2014

    • Author(s)
      Sato, H., Manabe, K., Wei, D., Jiang, Z
    • Organizer
      the ASME 2014 International Conference on Materials and Processing
    • Place of Presentation
      Detroit, USA
    • Year and Date
      2014-06-09 – 2014-06-13

URL: 

Published: 2016-05-27  

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