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立体造形

新素材の金属ガラスを用いた高強度、高耐摩耗性の新たなマイクロ部品

埼玉県

ポーライト株式会社

2020年3月18日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 アモルファス金属粉末を原料としたマイクロ部品の製造技術の開発
基盤技術分野 立体造形
対象となる産業分野 医療・健康・介護、環境・エネルギー、航空・宇宙、自動車、ロボット、産業機械、スマート家電、工作機械、光学機器、化学品製造
産業分野でのニーズ対応 高機能化(新たな機能の付与・追加)、高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(小型化・軽量化)
キーワード 金属ガラス、マイクロ部品
事業化状況 研究中止または停滞中
事業実施年度 平成19年度~平成21年度

プロジェクトの詳細

事業概要

医療機器の小型化・高機能化に伴い、現状のステンレス鋼を大幅に凌駕する機械強度を有する駆動系マイクロ部品の開発が、強く望まれている。本提案では、アモルファス金属粉体からプリフォームを圧縮成形した後、これを真空下にて金型に挿入して加熱・加圧してニアネットシェイプ製品に仕上げる、新規で高効率なマイクロ部品製造法を開発するものである

開発した技術のポイント

金属ガラス製部品の製品化に向け、品質・生産性を両立する新工法・工程を確立
・新工法の確立:金属ガラス粉末の圧縮成形により圧粉体を作製し、これを金型に挿入し、真空中でガラス遷移温度に加熱・加圧し、成形加工を行うことでニアネットシェイプ製品を作製する工法を開発
・品質面:引張り強度1,500MPa以上、製品寸法精度±10μm以下
→高強度・高耐摩耗性・高信頼性の部品の作製を最重要目標とする
・生産性面:生産能力月産5万個を達成できる生産・製造条件の確立
→量産体制の整備に向けて
(新技術)
<金属ガラス粉末の「粉体圧縮成形⇒ガラス遷移下の成形」>
【工程】短工程
【特徴】
・超高寿命化、超マイクロ化、高精度化を実現
・工程が短縮でき、よりネットシェイプ形状の成形が可能に
・熱収縮による変形が少なく、熱処理の必要がないため、金型転写性に優れ、成形加工時に高精度化が可能に

具体的な成果

・金属ガラス原料の最適化により、高強度・低コストを実現
・ジルコニウム(Zr)基金属ガラス原料にて作製したギヤ製品をさらに高強度化するために、原料組成の見直しを実施
・Zr基以上の圧縮破壊強度を有する開発材とニッケル(Ni)基の開発に成功
・これらの原料はZr基に比べ低コスト(~1/100)で、開発材は圧粉成形性、Ni基は耐食性に優れる
・マイクロ金型材料、作成方法の最適化
・加熱圧縮成形用金型の構造を検討し、製造工程の大幅な圧縮と、原料使用量の削減を実現
・超音波成形技術を応用し、金属ガラス粉末間及び粉末・金型間の摩擦により発熱・結合させる方法を採用。超音波振動なしに比べ、約0.15(×103kg/m3)の密度上昇を確認
・加熱加圧成形時における成形温度カーブ、真空度、冷却時間等の製造条件の最適化を検討し、生産速度の向上を図った
・これらにより、材料歩留り、生産速度等に優れた、ギヤ製品の新規製造工程を確立し、製造原価の大幅な減少を実現
・製品評価技術確立への対応
・新規工法により作製したギヤ製品の評価方法を確立し、製品性能の“見える化”を実現、川下企業からの信頼を獲得
・川下企業にて実機による耐久試験が実施され、ギヤ製品が実用に耐えることが確認された

知財出願や広報活動等の状況

特許出願:「金属ガラス製品の製造方法および異種 材料複合体」(特願2010-111152)

研究開発成果の利用シーン

医療機器等に用いられている駆動系マイクロ部品(例:歯科用ハンドピースの動力駆動部部品)を、従来のステンレス製から、金属ガラス粉末を原料としたものに置き換えることで、高強度・高耐摩耗で、交換頻度を少なくすることができる

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

研究中止

提携可能な製品・サービス内容

加工・組立・処理、素材・部品製造、製品製造、試験・分析・評価、共同研究・共同開発

製品・サービスのPRポイント

医療機器等に用いられている駆動系マイクロ部品(例:歯科用ハンドピースの動力駆動部部品)を、従来のステンレス製から、金属ガラス粉末を原料としたものに置き換えることで、高強度・高耐摩耗で、交換頻度を少なくすることができる

今後の実用化・事業化の見通し

23年度の事業化に向け、補完研究とテストマーケティングを実施中
・平成22年度中に耐摩耗性強化、製造コスト削減等の補完研究を実施。23年度にサンプル配布とテストマーケティングを行い、24年度からの事業化を目指す
・実用化後は、本プロジェクトのアドバイザーでもある株式会社モリタ製作所(歯科医療機器メーカー)への導入を足掛かりに、さまざまな医療機器(血管カテーテルのロータブレータの回転駆動、内視鏡のレンズ駆動、超音波振動子の駆動等)への展開や、センサー用部品への販路開拓を狙う

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 ポーライト株式会社 熊谷工場
事業管理機関 公益財団法人さいたま市産業創造財団
研究等実施機関 国立大学法人東北大学
株式会社BMG
埼玉県産業技術総合センター

サポイン事業者 企業情報

企業名 ポーライト株式会社(法人番号:0300-01-007696)
事業内容 OA・AV機器、PC関連等の情報家電、携帯電話用モータ、パワーウィンドウ、カーナビ等の自動車電装機器向けの軸受(オイルレスベアリング)の製造販売
社員数 400 名
本社所在地 〒331-0823 埼玉県さいたま市北区日進町2-121
ホームページ http://www.porite.co.jp
連絡先窓口 機械部品技術部
メールアドレス nobo@porite.co.jp
電話番号 048-588-6183