国立研究開発法人理化学研究所

電気自動車の軽量化でEV用電池パックケースは最重要課題の1つであるが、コストと品質を満たすにはアルミとCFRPまたはGFRPのマルチマテリアルでスペックを補完しプレス成形する技術開発が実効的である。異種材料のプレス積層接着では金属と樹脂の成形を金型の素材を代えて圧力、加熱、冷却をハイサイクルでおこなう量産技術を開発する。金属・樹脂のハイブリッドプレスは自動車部品の軽量化に広く応用される挑戦的技術開発である。
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自動車産業では、環境、エネルギー問題への対応から、軽量化や新しい構造をもつ電気自動車、燃料電池車へのシフトと低コスト化のニーズが高い。これらの要請に対応するため、薄肉化、複雑形状化一体成形化、短納期化等、鋳造技術を高度化する事が急務となっている。本事業では、湯流れ、凝固収縮、構造解析の導入により、従来経験値に頼ってきた鋳造プロセスを最適化、短時間化し、競争力と提案力の強化を図る
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デジタル情報家電に加えて集光型太陽電池デバイス、医療診断用マイクロチャンネル、半導体検査用プローブ等で必要な階段状・ノコ歯状の微細構造を有する微細成形品のニーズが増大している。そこで、マイクロエンドミル工具と高精度・高能率微細形状切削技術、多自由度方向制御可能な振動式研磨システム、非接触機上測定装置の開発を行い、これらの技術を用いた試作を通じて超微細金型の加工技術と微細部品の転写技術の実証を行う。
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近年、女性の高齢化に伴いエストロゲン(女性ホルモン)の低下に起因する乳がんや骨粗しょう症等の深刻な疾患が急増しています。このため女性ホルモンと類似の機能性を持つイソフラボンの研究が世界的に注目されています。本提案では、大豆の発芽過程の急激な代謝に着目した独自の特許技術で、従来のイソフラボンより著しく機能性の高いグリセオリンを世界で初めて抽出するとともに大規模生産化・事業化を行ってまいります
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ハードディスク(HDD)は年々性能向上が著しいが低価格化も進行しており、特に増産を見込む2.5インチサイズ HDD用基幹部品「基台」等では、製造法が鋳造と切削加工のために数千台の工作機械が必要となる等、無駄が少なく生産性に優れた新工法への転換が必要不可欠である。本開発では、薄鋼板表面に凹凸突起の創成等急激な材料変形にも対応できる弊社独自のプレス鍛造複合技術の高度化により、プレス機械1台にて月産50万個の連続生産を実現させる
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自動車部品等の動力伝達部材は信頼性や耐久性の向上が求められており、内部の巣や異物の判定と位置・形状を正確に把握する測定技術の確立が急務だが、CTや超音波での測定では内部情報を高精度で正確に把握できない。これらを解決するために部材の状態を高精度で立体的に可視化できる三次元内部構造顕微鏡を開発し、さらに三次元モデル化技術を応用した欠陥部品の流動を防止する為の測定・品質管理技術を開発する
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自動車業界では法律の厳格化に伴い、より正確なシミュレーション数値が求められている。またスピーディな3次元形状計測は即デザインに反映され競争力向上につながることから、自動車の3次元復元技術を確立する必要がある。
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｢車載ヘッドランプのLED化はEV・HV化に伴い急速に拡大している。しかし、LED素子の熱対策を担うヒートシンクは、製造法がアルミダイキャストのために無駄な熱エネルギー消費と効率化が難しく、生産性に優れた新工法への転換が必要不可欠である。本開発では、弊社独自のプレス加工技術の高度化により、フィン形状創成等急激な材料変形にも対応できるプレス鍛造複合技術を構築し、プレス機械1台にて月産40万個の連続生産を実現させる。｣
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電子部品やディスプレイ部品、の高度化・高性能化・低コスト化に必要とされる有機電子材料薄膜等の形成のため、エレクトロスプレーデポジション法装置の製膜精度、速度および安定性の向上を数値制御技術の導入により実現し、従来の真空蒸着やスピンコーティング法を代替し低コストかつ高能率な生産が可能な装置の開発を行う
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振れが極小のツール/スピンドルのセットを製作可能なシステムを開発し、それを用いて加工を行う工法を確立することで、今までの加工技術、概念とは全く次元が違う加工精度、加工時間、加工仕上がりを誰にでも簡単に行える環境を作り、200億円の市場を切り拓くと共に、日本の製造技術の底上げと中小企業の戦力の向上を併せて狙う
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アルミ基複合材鋳物は、従来材料を超える優れた特性を持つ新素材であり、それを機械装置の構造部材へ適用することで装置性能が大幅に向上し、装置産業の国際競争力強化に役立つ。本研究は、従来、難鋳造材として多くの課題を持つアルミ基複合材を鋳造性良くかつ高い生産性で鋳造するために、砂型鋳造に低圧鋳造原理と高周波押湯加熱技術を適用して高度化した革新的な鋳造法(ハイブリッド砂型低圧鋳造法)を開発・実用化する
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冷間圧延用工具は高い硬度を要求される難削材であり、熱処理による歪みを考慮して大きな削り代を必要とし、また、研削加工時の砥石劣化が著しいため加工速度を大きくできないため、長時間の加工を要している。本研究開発では、加工コスト低減及び短納期化を目的として、熱処理歪みの予測による工程管理及び先進円筒研削システムの開発による加工効率の大幅向上を図り、川下製造業等の生産性・効率化の向上及び低コスト化に資する
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自動車・二輪の大型強度部品であるタンクフレーム、サスペンションメンバー等の複雑な曲面形状を有した中空構造品を、プレスや溶接無く一体成形する技術のニーズがある。大型ディスプレイに代表される家電品にも同様のニーズがあるが、適切な加工技術がない。当該研究開発では(株)コイワイの有する独自の試作鋳造技術、カーメーカの要素技術と産総研、理研、早大の解析技術・特許を結集し、革新的金型低圧鋳造技術を確立する
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プラスチックやガラスで成形により作られる超精密非球面光学素子は、海外企業との競争のため試作期間を大幅に低減することが求められている。本提案では、機上計測システムや数値制御研磨システムを成形/光学シミュレーションと組み合わせることにより、より高精度な光学素子を短期間で完成させることを実現するものであり、デジタル情報機器の基幹部品である非球面光学素子の製造技術にブレークスルーを与えるものである。
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自動車業界では、プレス成形品を溶接接合させたモジュール部品の高付加価値化が進行しており、プレス成形品単体及び溶接組立品の高品質化と軽量化のための高強度鋼板適用拡大が必要不可欠である。本開発では、弊社独自技術をもとに熱歪・溶接不良を最小化させるレーザ・アーク複合溶接工法を構築し、プレス加工から溶接組立まで一気通貫で材料変形予測できる仮想試作技術により高品質なモジュール部品開発プロセスを実現させる
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車載エアバッグ用インフレータケース部品は、絞り成形加工に適した円筒形状だが、高さ寸法は従来の成形限界を超える絞り深さとなり、安全面から瞬間的爆発による高圧に耐えられる延性の乏しい高強度材等が素材となることから、他工法による量産が前提となっている。本開発では、弊社独自の深絞り成形技術の高度化により、高強度鋼板にも対応できる超深絞り成形加工を構築し、プレス機1台にて日産1万個の連続生産を実現させる。
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電子機器は高性能化による熱対策及び電磁波遮蔽を行うために、複雑形状を有する電子機器内部の発熱素子等を覆うことができる安価で放熱性に優れた製品の実用化が不可欠となっている。弊社独自の複合プレス加工技術の高度化により、コルゲート(凹凸)形状を有する超薄板難加工材(板厚0.05MM)を使用した電磁シールド機能を持つ深絞り成形品の製造法補を確立し、使用環境の厳しい電子機器(パソコン及び車載用コンピュータ等)に採用されることを目指す
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国内では、年間約15万人を超える重度な関節疾患の患者に対し、除痛と関節機能の回復を目的に人工関節置換術が行われている。その一方で、人工関節摺動面の摩耗によるインプラントの弛緩や金属イオン溶出による人体への悪影響が懸念されている。そこで、ELID研削を用いて、人工関節摺動部の複雑曲面や凹凸面への応用を図ると同時に、加工時の表面硬度の上昇や不動態皮膜の形成により、前述の課題を解決する
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自動車の燃費向上等による構成部品の軽量化と高強度化の両立に向けて、引張り強さが1GPA以上の超高張力鋼板が持つスプリングバック及び延性の問題等を解決するため、従来の冷間成形ではなく熱間成形技術の確立、及びサーボプレス機械の特性を活用した新しいプレス成形法を確立することにより、超高張力鋼板による新製品開発が支援できるプレス成形加工プロセス及び成形シミュレーションを併用した成形データベースを構築する
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日本人の5人に1人が睡眠に悩んでいる現代において、睡眠状態を把握することは重要な課題であり、違和感なく拘束されずに睡眠状態の計測を可能とする超小型脳波センサの開発が求められている。信号処理部と無線通信機能を一体化したASICを開発し、さらに耳栓型2点式新電極との組み合わせで世界最小の脳波センサを開発する。更にリアルタイム睡眠モニターとして一般家庭に普及できる低価格化をめざした基盤作りを行う
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医療・光学製品用の高品位な射出成形に使用されるステンレス系金型材を対象に、単結晶ダイヤモンド工具を用いた鏡面切削加工法の実用化を目指す。従来ステンレスとダイヤは加工中に化学反応を起こし高品位な切削が不可能であり、母材表面に施したメッキ面を切削して高品位な金型を製作していた。本実用技術開発により母材自体を直接切削加工する事が可能となり、著しい光沢面の創成と共に工程削減、短納期等の効率化につなげる
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現在内視鏡のコストは極めて高い為、通常は消毒・滅菌してから繰り返し使用される。この消毒・滅菌は完全にできない故に院内感染例が報告されている。また、挿入部が太く、検査不可の部位がある。この課題を解決する為には、安価でディスポーザブル化可能な内視鏡の開発が必要である。新型の挿入部が細い為、今までできなかった歯科領域や胆管、膵管に検査部位拡大、病気の早期発見、医療コストの低減と院内感染防止に貢献できる
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通信や医療分野の進展によりフッ素樹脂やガラスなどの難加工材料への微細加工の要求がある。これに応えるためには、加工用光源およびシステムを見直し、深紫外線による非熱加工・ドライプロセスを実現する必要がある。本開発は産業用として高い適性を持つファイバレーザーをベースとし、波長260NM以下の光源と高精度な加工ヘッドを開発し、精度と環境性能を両立させたドライプロセスシステムを構築するものである
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電気自動車や半導体の高性能化を支える部材産業では、工具や金型の高機能化のため高硬度・高脆性の難削材を含む異材接合複合素材の利用が拡大しており、その超精密加工の生産性向上が望まれている。本研究では、加工中の機械や砥石状態のリアルタイム計測・加工条件の最適化制御・未知の材料への適応学習機能を有する革新的な超精密平面研削盤を開発し、従来の熟練者の勘と経験による条件最適化から脱却し、生産性向上に寄与する。
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国際競争激化の中、川下の情報家電では、金型開発期間短縮とコスト削減が喫緊の課題となっている。本提案は、蓄積した技能と情報の設計データベースと生産技術を統合し、成形性チェッカー・金型テンプレート・計測フィードバック技術等からなる新世代インテグラル(デジタル摺り合せ)システムを開発して、大口径TV筐体成形金型製造の納期50%・コスト30%削減を達成する。又本成果を他企業等で活用できる仕組みを提供する
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安全・安心を実現する国産初のMETALONMETAL型人工股関節の加工システムの開発を行う。具体的には、ELID研削を基盤とした表面改質加工をキーテクノロジーとし、関節摺動面のクリアランスを任意に制御可能なマッチング研削システムを構築する。これにより、高機能で長期間安全に使用可能な画期的な人工股関節を作製することが可能となり、現状の初期磨耗を低減すると同時に摺動面の生体適合性を高めた次世代MOM型人工股関節の開発を行う
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バイオ産業における治療・創薬支援で用いる細胞の高度化・高品質化において、培養中の細胞種、細胞成熟度を非破壊で解析する高度分析技術の開発二ーズが高まっている。本件は無染色・非侵襲で細胞特性解析を行う技術の研究開発である。細胞形態と細胞内部分子情報を取得しAIにて細胞識別精度の高度化を行う。現状は抜き取りの破壊検査に頼る状況から細胞形態と細胞内部情報を用いたモニ夕リングを可能とし細胞品質管理に寄与する。
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蛍光X線分析装置、分析電子顕微鏡などの特性X線を利用する分析分野では、エネルギー分解能の優れた半導体検出器が広く用いられている。しかし、その分解能は多くの応用において不十分であり、より高分解能のX線検出器が強く求められている。本研究開発では、超伝導直列接合を用いてエネルギー分解能が半導体検出器より6倍以上優れており、しかも高検出効率と高計数率を兼ね備えた実用性の高いX線検出器システムを開発する
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デジタル情報家電に加え自動車センシングシステム、医療用デバイス等に対しても、光学特性、高温強度、耐候性が優れた光学ガラスやガラス状金属等の最先端材料の次世代超精密非球面光学素子の開発が要求されている。これらを実用化するため、新型機上測定機、円振動マイクロ研磨システム、リニア駆動超精密加工機械、マイクロフライス工具、超精密金型用コーティング技術の開発を行い、医療用バイオ技術素子等への応用を検討する
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金型・電子・光学・バイオ部品など微細・精密・高品質化に伴い、その素材も多様化しているが、多くのユーザーが難削性が極めて高いとか、微細加工用の工具を使用する場合の加工条件が未知である、という課題に直面している。本研究開発によって、ダイヤモンドおよび高純度CBN多結晶体を切れ刃素材とするマイクロ回転工具を開発すると共に、難削材・新素材に対する有効な切削加工条件の開発と汎用化をはかりたい
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