| 研究課題/領域番号 |
20K14620
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
小玉 脩平 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任助教 (10867237)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 短パルスレーザ / 電解加工 / 複合加工 / 難削材 / 微細構造 / 表面改質 / 複合表面 / 電解 / 電解液 / 複合構造 / ナノ周期構造 / 微細周期構造 / マルチスケール構造 / 表面組成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
難削材に対して高能率で微細構造の創成が可能な短パルスレーザ加工を応用し、高能率で難削材に対して形状創成が可能な電解加工と複合することで、短パルスレーザ電解複合加工によるマルチスケール構造の創成を実現する。まず、両加工法による電磁場、熱、流体への影響、複合加工による複合構造創成・加工能率向上効果を検証し、加工モデルを構築する。構築モデルに基づき、装置設計・作製を行い、ミリ・マイクロ単位の形状創成とナノ単位の機能創成を同時に実現する新しい加工手法を確立する。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、短パルスレーザ電解複合加工による複合表面の創成を実現することを目的とし、硫酸銅水溶液中で低電流を流しながら、レーザ照射を行うことで、レーザ照射のみでは困難な厚さのマイクロライン状の銅の析出を実現した。一方で、塩化ナトリウム水溶液中でレーザ照射を行いながら電解加工を行うことで、加工が困難な難削材のチタンに対して、安定かつ高能率なマルチスケール加工を実現した。以上より、除去加工および付加加工のそれぞれに適切な電解液を選定し、陽極と陰極を変え、レーザ照射のエネルギ密度を制御することで、マルチスケールの除去加工と付加加工を実現する短パルスレーザと電解加工の複合加工技術を開発した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現状のものづくりにおいて形状創成と機能創成を同時に実現する加工技術は確立されておらず、短パルスレーザによる光加工と電解加工による電気加工を複合し、発生する電磁場・熱を制御し、複合表面を創成する研究は前例がない。また、レーザ加工に対する溶液の影響や電解加工に対する電磁場や熱などの影響は明らかになっておらず、短パルスレーザ電解複合加工による電磁場や熱への影響を解明することはレーザ加工学および電解加工学の発展にもつながる。さらに複合表面を難削材を含めた金属に高能率で創成する技術はいまだ確立されておらず、新しい価値の創出につながる。
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