文字サイズ
標準
色の変更

サポイン技術紹介

  1. トップ
  2. サポイン技術検索
  3. ピコ秒レーザーによる高硬度材への高速・高精度な微細孔あけ加工技術の確立

精密加工

ピコ秒レーザーによる高硬度材への高速・高精度な微細孔あけ加工技術の確立

東京都

株式会社リプス・ワークス

2020年4月10日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 ピコ秒レーザーによる多次元微細パターン加工技術の開発
基盤技術分野 精密加工
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、電池
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(耐久性向上)、高性能化(信頼性・安全性向上)、高性能化(精度向上)、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)、高効率化(使用機器削減)、高効率化(生産性増加)、環境配慮、デザイン性・意匠性の向上
キーワード ピコ秒レーザ、フェムト秒レーザ、微細加工、レーザマイクロテクスチャ、摩擦係数低減
事業化状況 事業化に成功し継続的な取引が続いている
事業実施年度 平成22年度~平成23年度

プロジェクトの詳細

事業概要

高硬度材に対応したピコ秒レーザによる微細孔あけ技術に関する自主開発の成果を踏まえ、情報家電業界が求める高品位、高速度加工を実証する。さらに、他の材料への微細孔あけ技術(1次元加工)、多数孔を高精度ピッチで加工する技術(2次元加工)、微細金型(3次元加工)への応用など、川下企業と連携して、より特性の優れた多次元微細パターン加工技術(レーザマイクロテクスチャ)の開発を行う

開発した技術のポイント

ピコ秒レーザーによる高硬度材への高速・高精度な微細孔あけ加工技術を確立する
・他の材料への微細孔あけ技術(1次元加工)、多数孔を高精度ピッチで加工する技術(2次元加工)、微細金型(3次元加工)への応用等、より特性の優れた多次元微細パターン加工技術(レーザマイクロテクスチャ)の開発を行う
(新技術)
<ピコ秒レーザーによる多元系微細パターン加工技術>
(特徴)
・レーザーの入射側の形状不整を解決
・回転切断面の入射側の形状不整を解決
・多数孔の高精度・高速加工を確立
・底面の高精度平坦度の不整を解決
・多次元パターン加工技術(レーザマイクロテクスチャ)を検証

具体的な成果

・ピコ秒レーザー加工環境とレーザー制御機能の高度化
‐レーザービーム光学系の整備とピコ秒レーザー位置制御装置の開発により、ピコ秒レーザービームによる多次元加工の制御が可能に
‐製品精度に影響を与える温度変化を最小限に抑え、微塵・微粉等汚染因子を清浄化する環境清浄化装置を開発
・高制御ピコ秒レーザーによる1次元パターン加工
‐1次元加工では、ビーム特性の調整、位置制御との同期等をチェック。形状不整をなくし、高真円度・高アスペクト比の孔加工を実現する高精度回転制御装置を開発
‐周期的な孔構造の高速1次元加工のための制御条件を調査し、多穴加工部品の量産化のための高再現性を実証
・高制御ピコ秒レーザーによる多次元パターン加工
‐2・3次元加工では、レーザーの焦点位置と材料の高さ位置を高精度に調整する多軸光学制御装置を開発。最適加工条件探索とパターン再現限界検討を実施
‐微細パターン転写モールド成型装置により、光学ポリマー、低融点ガラス素材の2・3次元パターン加工を施した型を用いて、そのモールド成形転写性を検討した

開発したレーザ加工機
知財出願や広報活動等の状況

・特許:「極短パルスレーザーによる多次元パターン形成装置及び形成方法」(特願2011-212046)
・新聞:日刊工業新聞「マイクロレベルの微細技術」(H24.9.19)、「ピコ秒レーザー加工リプス・ワークス」(H24.7.27)
以下寄稿原稿・論文
・潤滑通信社「レーザマイクロテクスチャとその効果」(H27.12)
・日刊工業新聞「型技術」「レーザマイクロテクスチャ・・・(H27.6)
・日刊工業新聞「機械技術」「超短パルスレーザによる金属の微細加工と応用」(H29,11)
・日刊工業新聞「型技術」「最新のレーザ加工技術による金型表面の機能向上(H29,11)
・日本工業出版「プラスティックス」「金型への応用が始まったレーザマイクロテクスチャ ー離型性向上ー(H29,12)
・日本塑性加工学会維「塑性と加工」「ナノ・マイクロテクスチャ加工による超撥水表面金型の創成と光学ガラスへの転写成形」
・日刊工業新聞「機械技術」「レーザー加工によるマイクロ微細加工及びマイクロテクスチャの提案」(R1,7)
・潤滑通信社「潤滑経済」「レーザマイクロテクスチャによる微細加工」(R1,12)
・日刊工業新聞「型技術」「超短パルスレーザを用いた微細加工の特徴と応用」(R2,3)

研究開発成果の利用シーン

1、微細孔加工:高硬度金属、セラミックス、プラスティックなど材料を選ばず加工可能
・高精度ノズル
・高精度多孔フイルタ―
2、レーザマイクロテクスチャ(多次元パターン)
・自動車エンジン回りの摩擦抵抗軽減
・自動車部品、産業機械部品の摩擦抵抗軽減
・切削工具の耐久性向上・材料凝着の防止
・プレス金型の耐久性向上・低粘度の加工油使用・加圧力低減  

ピラミダル凸加工
ピラミダル凹加工
金型表面加工
摩擦係数の比較

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・レーザ加工技術開発:約400件/年
・レーザ加工機販売  :数台/年

レーザホーニング加工機
開発した切削工具
提携可能な製品・サービス内容

設計・製作、加工・組立・処理、素材・部品製造、共同研究・共同開発、技術コンサルティング

製品・サービスのPRポイント

・歩留まり向上従来の機械加工法では工具の消耗による品質のばらつきがみられるが、新技術は数万の孔加工をしても安定した加工が可能
・精度向上機械加工法に比して微細加工(φ30μm以下)が可能になり、幾何学的公差も向上した
・量産化加工速度が速く、寸法のばらつきが少ないため、短納期、連続加工が可能になった
・応用範囲が多次元パターンを応用したレーザマイクロテクスチャによる材料表面の機能向上

今後の実用化・事業化の見通し

1、レーザ加工機の販売
1-1摩擦係数低減
・エンジン・ピストン及びその他の機械部品へのテクスチャ付与加工機
・切削工具耐久性向上・材料の凝着防止付与加工機 
1-2材料微細切断
・セラミックス基板微細切断加工機
・薄板ガラス切断加工機
・インターポーザ孔あけ加工機
2、受託加工
2-1レーザマイクロテクスチャ
・各種機械部品
・金型
・切削加工工具
・医療用ステント及び注射針など

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社リプス・ワークス  本社:東京都大田区昭和島1-5-22 (平成22年現在) 本社:東京都大田区東糀谷6-4-17(現在)
事業管理機関 理工学振興会  神奈川県横浜市緑区長津田町4259(平成22年現在) 解散により事業機関を株式会社リプス・ワークスに変更
研究等実施機関 学校法人芝浦工業大学 デザイン工学部デザイン工学 相澤龍彦教授 東京都江東区豊洲3-7-5
国立研究開発法人産業技術総合研究所 レーザ精密プロセスグループ長 新納弘之 東京都千代田区霞が関1-13-1
アドバイザー 日本発条株式会社:開発部主査 工学博士 石川浩嗣
株式会社日本マイクロニクス:半導体事業部 主任技師 坂本貢
日本電子材料株式会社:製品技術統括 シニアマネージャー 丸内敏裕
有明マテリアル株式会社:新素材第一営業部 シニアマネージャー 竹下哲司
株式会社ルス・コム:代表取締役 小島袈裟男

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社リプス・ワークス(法人番号:2010801019392)
事業内容 レーザーによる微細加工受託、レーザー加工機の製造
社員数 20 名
生産拠点 本社
本社所在地 〒144-0033 東京都大田区東糀谷6-4-17OTAテクノCORE
ホームページ http://www.lps-works.com
連絡先窓口 営業技術部 照井正人
メールアドレス terui@lps-works.com
電話番号 03-3745-0330