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2022 年度 実績報告書

次世代機能デバイス実現のための高品位・超高アスペクト比微細穴加工システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 22H01372
配分区分補助金
研究機関東京大学

研究代表者

高橋 哲  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30283724)

研究分担者 門屋 祥太郎  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60880234)
道畑 正岐  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70588855)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワード微細穴加工 / 高アスペクト比 / レーザー加工 / ウォータジェットレーザ加工
研究実績の概要

次世代機能デバイスを実現する上で要求されている,先進的な硬脆材をふくむ金属基複合材料などの次世代複合材料の基本加工技術要素として,特に高アスペクト比深穴微細加工を,熱影響層やクラック,デブリ付着等のない高品位な形態で実現する新しい加工法の開発を目指す。本年度は、インプロセスにおけるウォータジェット挙動の詳細観察が可能な基本光学系を設計し、大きく以下の成果を得た。
1)ジェット温度制御による流体力学的ジェット安定長の延伸現象の発見
2)枕水加工条件観察装置による水中における導波路ジェット特性の解明
3)加工パルス起因によるジェット乱れが特徴的な加工品質不良を起こすことを発見

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究目的の高品位・高アスペクト比加工に直結する、従来知られていない、以下の知見を見出したことから。なお、これにより二件の特許出願に至ることができた。
1)ジェット温度制御による流体力学的ジェット安定長の延伸現象
2)枕水加工条件観察装置による水中における導波路ジェット特性の解明
3)加工パルス起因によるジェット乱れが特徴的な加工品質不良を起こすこと

今後の研究の推進方策

新たにメカニズムを明らかにした加工パルス起因によるジェット乱れ現象を回避した高品質加工法を探求するために、加工基礎現象に着目したパルス制御実験環境を構築する。また、透明試料を活用することで加工時の物体との相互作用に解明が可能な実験システムを設計、開発する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2023 2022

すべて 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件) 産業財産権 (2件)

  • [学会発表] ウォータガイドレーウォータガイドレーザ加工による機能表面の創製に関する研究(第3報)-サンプル沈水加工法による表面構造創製メカニズムの検討-2023

    • 著者名/発表者名
      大澤真悠子,宇井象一,鷲尾涼太、門屋祥太郎,道畑正岐,高橋 哲
    • 学会等名
      2023年度精密工学会学術講演会春季大会
  • [学会発表] ウォータガイドレーザによる超高アスペクト比微細穴加工に関する研究(第2報) -レーザパルス由来のジェット乱れの発見と高品質加工への応用-2023

    • 著者名/発表者名
      鷲尾涼太,宇井象一 ,大澤真悠子,増井周造,門屋祥太郎,道畑正岐,高橋哲
    • 学会等名
      2023年度精密工学会学術講演会春季大会
  • [学会発表] ウォータガイドレーザ加工現象のインプロセス観察に関する研究 -被削材内部の加工現象の高速顕微観察-2023

    • 著者名/発表者名
      宇井象一, 大澤真悠子, 鷲尾涼太, 門屋祥太郎, 道畑正岐, 高橋哲
    • 学会等名
      2023年度精密工学会学術講演会春季大会
  • [学会発表] ウォータガイドレーザ加工による機能表面の創製に関する研究(第2報)-水中加工法の提案-2022

    • 著者名/発表者名
      大澤真悠子,増田秀征,門屋祥太郎,道畑正岐,高橋 哲
    • 学会等名
      2022 年度精密工学会学術講演会秋季大会
  • [学会発表] ウォーターガイドレーザ加工法のガイドウォータ光学特性2022

    • 著者名/発表者名
      鷲尾涼太,増田秀征,増井周造,門屋祥太郎,道畑正岐,高橋 哲
    • 学会等名
      第14回日本機械学会生産加工・工作機械部門講演会
  • [学会発表] Fabrication of functional surface using water jet guided laser processing -Observation of lateral intensity distribution in water jet-2022

    • 著者名/発表者名
      Mayuko Osawa, Shusei Masuda, Shuzo Masui, Shotaro Kadoya, Masaki Michihata, Satoru Takahashi
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Precision Engineering (ICPE) 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Extending maximum working distance in water-jet guided laser processing2022

    • 著者名/発表者名
      Ryota Washio, Shusei Masuda, Shuzo Masui, Shotaro Kadoya, Masaki Michihata
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Precision Engineering (ICPE) 2022
    • 国際学会
  • [産業財産権] レーザ加工装置、レーザ加工システム、及びレーザ加工方法2023

    • 発明者名
      高橋哲、鷲尾涼太、増田秀征、増井周造、門屋祥太郎、道畑正岐
    • 権利者名
      高橋哲、鷲尾涼太、増田秀征、増井周造、門屋祥太郎、道畑正岐
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2023-029208
  • [産業財産権] レーザ加工装置、レーザ加工システム、及びレーザ加工方法2023

    • 発明者名
      高橋哲、鷲尾涼太、門屋祥太郎、道畑正岐、増井周造
    • 権利者名
      高橋哲、鷲尾涼太、門屋祥太郎、道畑正岐、増井周造
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2023-030494

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公開日: 2024-12-25  

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