2020年度公募 seeds-0904 - 【北海道・東北】 材料と工法にDigitalを適用して開発するフレキシブル超小モジュール浸炭
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VISIONビジョン

VISION

ビジョン

フレキシブルに小モジュールで,自由な形で高強度部品を造る技術を探求しています.

3Dプリンティングで実現されつつある小モジュールモノづくりを発展させ小モジュール熱処理を実現します

昨今3Dプリンティング等で現実のものになってきた超小モジュールフレキシブルなモノづくりですが,その強度に関してはあまり着目されていませんでした.本研究では超小モジュールフレキシブルモノづくり(FMS)の世界に一部の大きな機械装置メーカー,大手熱処理専業者等でなければ実現できなかった熱処理を超急速化・超小モジュール化した上で導入し,自由な設計で浸炭熱処理レベルの機械強度を得られるようになります.
目指すところは電子レンジの様な小型コンパクトな装置で大型熱処理装置に比する強度を得られる手法の開発です!

最強の強度を得られる「浸炭」プロセスをコンパクト,手軽なものにし色々な現場で利用可能なものにします

重厚長大産業の一端であった浸炭焼入熱処理を超高温化による小モジュール処理と組み合わせることで簡単に実施可能な工法にします.これにより,3Dプリンティング等で実現されつつある多種多様なモノづくりの時代に対応できる,シンプル,簡単導入できる装置で従来一部の歯車でしか用いられなかった超高強度を実現し,モノづくりの流れを変えます.

USE CASE

最終用途例

ロボットメカニクス,試作,多品種少量小ロット生産(FMS)

USE CASE 01ロボットメカニクス,試作,多品種少量小ロット生産(FMS)

APPLICATION

APPLICATION

ロボットのアームに用いられるギアへの適用等

ロボットアーム等の少量生産機械では大量生産しかできない浸炭焼入熱処理の適用は困難でした.超小モジュールな熱処理を実現し,少量生産機械にも安価で高強度な材料技術を導入しましょう

IMPLEMENTATION

IMPLEMENTATION

量産効果が期待できない超少量生産機械でも高強度を実現します

少量生産機械の小型化,試作の容易化等が実現します.

STRENGTHS

強み

小モジュール処理時の金属組織を3D金属プリンティング,MI技術で適正化します

STRENGTHS 01

3Dプリンティング技術とMI技術

当研究室で従前から研究してきた「熱処理シミュレーション」と計算材料学を組み合わせ,超急速処理で悪化しがちな金属組織を適正なものとします.これにより最強の金属部品を超小モジュール生産下で実用化します.

TECHNOLOGY

テクノロジー

3Dプリンティングで得られる金属組織を活用し,最適な熱処理を実現します

TECHNOLOGY 01

3Dプリンティングを活用し,熱処理FMSを実現します

3Dプリンティングでは空孔,金属成分の不均一性が得られます.この空孔,不均一性は超急速熱処理で課題となる結晶粒粗大化を防止し,また,浸炭速度を早める働きがあります.これにより超高温,高拡散速度による急速浸炭を実現します.
当方の研究では通常の7-8倍程度の浸炭速度が得られる見込みがあり,数分で処理が可能な超急速浸炭,それによる超小モジュール処理を実現します.

PRESENTATION

共同研究仮説

当方の製作技術を実部品に適用し特性を把握したいと考えています

共同研究仮説01

超小モジュール浸炭の実部品への適用研究

実部品での強度特性の確認

共同研究各社様に形状を提案頂き,その形状について当方で試作,疲労試験等を実施の上,どのような機械的特性,破壊特性が得られるかの研究を実施したいと考えております.

RESEARCHER

研究者


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杉本 剛 独立行政法人国立高専学校機構 旭川工業高等専門学校
経歴

20年間,自動車メーカーに勤務し,工場技術を担当し生産・品質向上に取り組む傍ら,熱処理小モジュール化についての研究を進めた.2018年にはグロス50kgレベルの超小モジュール浸炭を,1050℃処理による急速処理により実現,2020年より学の世界に転身し,日本のモノづくりを強くしたいという思いから熱・ものづくりをキーワードに各種研究に取り組んでいる.

研究者からのメッセージ

日本のモノづくりを超モジュール生産で変えませんか?

次世代のものづくりはFMSをさらに発展させた,OMS(One by one Manufacturing System)だと思います.まだまだ日本のモノづくりは発展できる部分が残されていると思います.モノづくりの流れを変えることで,シンプル超高強度なモノづくりをしてみませんか?