研究開発された技術紹介

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

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

・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

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)

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

研究中止

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

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