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精密加工

冷間鍛造金型の製造を省資源・省コスト・短納期で支援する、電極の新成形法の開発

大阪府

株式会社ヤマナカゴーキン

2020年3月20日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 省資源、短納期、高機能放電電極の開発
基盤技術分野 精密加工
対象となる産業分野 環境・エネルギー、自動車、産業機械
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)、高効率化(同じ生産量に対するリソースの削減)、高効率化(工程短縮)、低コスト化
キーワード 放電加工用電極、3Dプリンティング
事業化状況 研究中止または停滞中
事業実施年度 平成20年度~平成22年度

プロジェクトの詳細

事業概要

本計画は、冷間鍛造金型に用いられる超硬合金の加工法である放電加工に使われる電極について、従来の焼結・切削加工法に代わるレーザー加工機による粉末の光造形加工法を開発し、コスト削減、省資源、短納期の電極生産を可能とし、鍛造金型生産の低コスト化を図る。金型は川下金属加工産業で広く活用され、ものづくり産業全体の国際競争力向上を目指す。レアメタルが高騰している今日、本加工法による省資源効果は極めて大きい

開発した技術のポイント

レーザー光造形技術の応用による、タングステンの節約
・ハイパワーで、高速・安定して焼結加工ができるレーザー加工機の開発
・従来の焼結・切削加工法に代わる、レーザー加工機を用いた電極生産により、タングステンを節約
・電極としての実用に耐える寸法精度の実現
(新技術)
<新しい電極製作過程(レーザー光造形法)>
・造形は可能であるが、造形した電極の材質に課題が残る状況である

具体的な成果

・安定的出力を確保できる、連続出力レーザーを備えた焼結加工機
‐複雑形状焼結加工に対応した出力安定性(出力安定度±5%以内)、高出力(500w、実効出力470w)のレーザー出力を確保
‐走査範囲150mm×150mm、加工範囲100cm立方で、様々なサイズの電極をカバーする加工システムを作成
‐レーザーパターンやスキャンピッチなどの様々な焼結条件について、実験を実施
・適切な加工雰囲気の開発及び粉末形状の検討
‐気密性を高めることで、加工槽内の雰囲気を安定させるとともに、低酸素濃度雰囲気条件を確保し、レーザー加工性能を向上
‐銅及びタングステンの形状、大きさや添加剤について実験を行い、最適な粉末形状や予備処理を確認
・マシニング加工によって電極を評価
‐既存電極に比べ、マシニング加工時間を20%低減(2.5時間→2時間)
‐マシニング加工量を減らすためにニアネットシェイプ形成を行い、電極素材重量を88.8%削減(313g→3.5g)

知財出願や広報活動等の状況

特許第4684973号取得

研究開発成果の利用シーン

自動車等に使われているギア歯車、等速ジョイントを冷間鍛造で大量生産する際に用いられる超硬金型を放電加工で成形するための複雑形状電極として使用

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・実用化には時間がかかる
・サンプルなし

提携可能な製品・サービス内容

なし

製品・サービスのPRポイント

社内で継続研究中であり、外部への提供に至っていない。開発目標は以下の通り
・製作時間短縮:加工時間を従来比で30%削減
・ロス削減:素材の使用量を従来比で77%削減
・新製法等の実現:従来の加工法では製作できなかった形状の製作を実現

今後の実用化・事業化の見通し

・設備が損傷し更新が必要で、費用が大きく推進は困難
・造形素材変質のメカニズム解明、電極機能向上、まだ多くの業務を必要とし事業化は困難

実用化・事業化にあたっての課題

・技術的な解明
・設備費用の捻出
・放電と切削との加工割合の変化に対応するメリットの創出

プロジェクトの実施体制

主たる研究等実施機関 株式会社ヤマナカゴーキン
事業管理機関 特定非営利活動法人産学金連携センター
研究等実施機関 株式会社フェムトロン
特定非営利活動法人産学金連携センター

主たる研究等実施機関 企業情報

企業名 株式会社ヤマナカゴーキン(法人番号:8122001007839)
事業内容 各種金型の設計・製造・販売及び解析シミュレーションソフトの販売、技術サポート
社員数 230 名
生産拠点 千葉県佐倉市大作2-11-2
本社所在地 〒578-0901 大阪府東大阪市加納4-4-24
ホームページ http://www.yamanaka-eng.co.jp
連絡先窓口 岡澤彰裕
メールアドレス okazawa@yamanaka-eng.co.jp
電話番号 043-498-3446