自由曲面上へのナノ構造創成の実現とそれを用いた機能性パターンの最適化

• 研究課題/領域番号: 17H03153
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生産工学・加工学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 吉岡 勇人 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (90361758)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円); 2019年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2018年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2017年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
• キーワード: 自由曲面 / 微細パターン / 機能性表面 / 微細加工 / 精密位置決め / モニタリング / 精密加工 / パターニング / 高能率加工 / フライス加工 / 高速工具サーボ / 機械加工 / 超磁歪素子 / 接触検知

研究成果の概要

本研究では，微細構造パターンを有することで特異な性質を付与した三次元機能表面を実現するため，新たに超磁歪素子駆動工具サーボを組み込んだ三次元加工システムを開発した．基本加工特性評価実験を行うことで，開発した工具サーボ機構を用いることでマイクロメータオーダの微細切削加工が可能なこと，3軸駆動機構と組合せ加工を行うことで三次元曲面と微細パターンを同時に高能率で創成可能であることを確認した．また工具―工作物間の相対変位を精密にモニタリングする新たな方法を提案し，実験的にその有効性を確認した．

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は今後様々な展開が期待される三次元機能性表面の高能率創成に関する研究であり，新たな機構を組み込んだ機械加工システムを開発することで，飛躍的な加工時間の短縮，加工形状の自由度の拡張，広範囲な材料の加工を実現した．これらの成果により，濡れ性，耐摩耗性，潤滑性，光学的機能など様々な機能を付与した機能性表面の検討および製造が効率よく可能となり，幅広い産業分野へ波及効果が期待できる．

研究成果

• [雑誌論文] Micro patterning on curved surface with a fast tool servo system for micro milling process (2020)
  • 著者名/発表者名: Hayato Yoshioka, Kotaro Kojima, Daisuke Toyota
  • 雑誌名: CIRP Annals Manufacturing Technology 巻: 69
  • 査読あり
• [学会発表] 超磁歪素子を用いたフライス用工具サーボによる微細加工の基本特性評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉岡勇人，田村勇樹，小島功太郎，新野秀憲
  • 学会等名: 日本機械学会 第13回生産加工・工作機械部門講演会
• [学会発表] 超精密切削加工を実現する要素技術 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉岡勇人
  • 学会等名: 日本機械学会関東支部神奈川ブロック
  • 招待講演
• [学会発表] Development of an Ultraprecision Machining System (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayato Yoshioka
  • 学会等名: The 22nd International Symposium on Advances in Abrasive Technology
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 磁性材料・部品の最新開発事例と応用技術 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉岡勇人（分担第６章第５節）
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 技術情報協会