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大気圧プラズマ援用クーラントの機能発現メカニズム解明と高機動システム化

研究課題

研究課題/領域番号 18K04786
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分26050:材料加工および組織制御関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

片平 和俊  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (70332252)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード大気圧プラズマ / ダイヤモンド工具 / 超精密加工 / 表面改質 / 微細加工 / フェムト秒レーザ / 光学素子 / ピコレベル加工
研究成果の概要

大気圧プラズマジェットを援用することで,加工中のクーラント効果を促進させ,微細ダイヤモンド工具の加工性能を最大限に引き出す手法の開発を行った.とくに,プラズマ化された活性種と,加工フロントにおける被加工物/工具/チップとの化学反応を精緻に制御するとともに,加工面/工具面の詳細な化学分析を通じて,プラズマの機能発現メカニズムを解明することを目的とした.とくに,ナノ多結晶ダイヤモンドエンドミルによる高純度SiC加工におけるプラズマ援用クーラントの適用を実行し,その効果を確認した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

シリコン等の硬脆材料の延性モード加工に関する研究は、1995~2003年頃に国内外で多くの研究者が取り組み、学術的にも工業的にも一定の成果が得られている。しかしながら、発生するチップがツールにどのような不具合をもたらすか、とくに微細ミーリング加工における加工点の瞬時冷却・ナノサイズ切り屑の排出性能の最大化をもたらすクーラント環境の制御に着目した研究は極めて少ない。微細ツールの劣化防止や加工効率の向上、再生利用のために、生産現場で即導入可能な簡便かつ確実なクーラント技術として波及効果が期待できる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Generation of Biocompatible Titanium Alloy Surfaces Including Calcium and Phosphorus Elements by Laser-Induced Mist Spraying Wet Treatment2020

    • 著者名/発表者名
      Ezura Atsushi、Katahira Kazutoshi、Komotori Jun
    • 雑誌名

      International Journal of Automation Technology

      巻: 14 号: 4 ページ: 575-581

    • DOI

      10.20965/ijat.2020.p0575

    • NAID

      130007869736

    • ISSN
      1881-7629, 1883-8022
    • 年月日
      2020-07-05
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental investigation for optimizing the fabrication of a sapphire capillary using femtosecond laser machining and diamond tool micromilling2020

    • 著者名/発表者名
      Kazutoshi Katahira, Yoshinori Ogawa, Shinya Morita, Kazuo Yamazaki
    • 雑誌名

      CIRP Annals - Manufacturing Technology

      巻: 69/1 号: 1 ページ: 229-232

    • DOI

      10.1016/j.cirp.2020.04.087

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] ナノ多結晶ダイヤモンドエンドミルの超硬合金加工特性とフェムト秒レーザによる工具成形プロセス開発2019

    • 著者名/発表者名
      小河誉典,片平和俊,島田浩之,山崎和雄,青山英樹
    • 雑誌名

      砥粒加工学会誌

      巻: 63/9 ページ: 470-477

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Functionalisation of titanium alloy surface through oxygen gas jet-assisted gliding arc discharge plasma2019

    • 著者名/発表者名
      Katahira Kazutoshi、Mifune Nobuhito、Komotori Jun
    • 雑誌名

      CIRP Annals

      巻: 68/1 号: 1 ページ: 201-204

    • DOI

      10.1016/j.cirp.2019.04.122

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid surface nitriding of titanium alloy by a nanosecond fiber laser under atmospheric conditions2018

    • 著者名/発表者名
      Kazutoshi Katahira, Yusuke Tanida, Shogo Takesue, Jun Komotori
    • 雑誌名

      CIRP Annals - Manufacturing Technology

      巻: 67/1 号: 1 ページ: 563-566

    • DOI

      10.1016/j.cirp.2018.04.006

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Experimental investigation for optimizing the fabrication of a sapphire capillary using femtosecond laser machining and diamond tool micromilling2020

    • 著者名/発表者名
      Kazutoshi Katahira, Yoshinori Ogawa, Shinya Morita, Kazuo Yamazaki
    • 学会等名
      CIRP General Assembly
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Rapid surface nitriding of titanium alloy and stainless steel by a nanosecond laser2020

    • 著者名/発表者名
      Kei ZAKO, Kazutoshi KATAHIRA, Atsushi EZURA, Jun KOMOTORI
    • 学会等名
      International Conference on Precision Engineering (ICPE2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of femtosecond laser-induced wet treatment and characterization of treated surface2019

    • 著者名/発表者名
      Minami Takashima, Atsushi Ezura, Kazutoshi Katahira, Jun Komotori
    • 学会等名
      The 8th International Conference of Asian Society for Precision Engineering and Nanotechnology (ASPEN 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] エンジニアリングプラスチックに対するFPP処理に及ぼす大気圧プラズマの効果2019

    • 著者名/発表者名
      古庄隆志,片平和俊,亀山雄高,佐藤秀明,眞保良吉
    • 学会等名
      砥粒加工学会ATF2019講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] A comparative study of micro machining when super fine grain tungsten carbide is machined by various micro PCD ball end-milling tools2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Ogawa, Kazutoshi Katahira, Hiroyuki Shimada, Kazuo Yamazaki, Hideki Aoyama
    • 学会等名
      ISFA2018( International Symposium on Flexible Automation 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フェムト秒レーザを用いたレーザ誘起湿式改質処理によるチタン表面へのCa/P含有層の創成と被処理面の細胞適合性に及ぼすその影響2018

    • 著者名/発表者名
      高嶋みなみ, 片平和俊, 江面篤志, 小茂鳥潤
    • 学会等名
      2019年度精密工学会春季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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