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精密加工

ナノメートル精度プレス技術と微細結晶化材による低温接合技術を採用した金属MEMS部品の量産技術を確立

長野県

株式会社小松精機工作所

2020年4月12日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 SUS304超塑性効果を利用したナノ精度マイクロ部品の加工技術開発
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、農業
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MEMS、微細プレス加工、拡散接合、超微細粒鋼
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25年度~平成27年度

プロジェクトの詳細

事業概要

医療機器向けの金属製マイクロポンプの潜在的な需要は高い。一方、加工や製造は難しく、現在は、エッチング品を接合したサンプルの出荷が始まった段階である。本提案は、これをプレス加工に転換し、ナノスケール精度の金型部品と位置合わせ技術開発から、ナノ精度プレス部品の量産技術を開発する。周辺技術の拡散接合や、専用材の加工技術も高度化し、川下企業ニーズに呼応した開発から、医療分野等の発展に寄与していく

開発した技術のポイント

プレス加工への工法転換により、ポンプの寸法精度を高精度化し、超塑性を発現するSUS304材を用いた低温拡散接合技術を確立させ、競業他社に対して高性能なポンプを実現
(新技術)
・板厚0.01mmからのプレス加工複数異形穴一括せん断加工
・低温短時間拡散接合(約700℃、1時間)
(新技術の特徴)
・マイクロメートル精度の寸法保証、高生産性
・高生産性、省エネ拡散接合工法高耐力、結晶微細化三次元構造部品の実現

板厚10μm複数異形穴一括打抜き加工例
SUS304フルマルテンサイト材および結晶微細化材の低温接合効果
ナノメートル精度デジタルクリアランス調整金型
小型サーボプレスシステム
具体的な成果

・金属箔のせん断加工技術の確立(1)、および三次元構造体の拡散接合技術最適化(2)、(3)、(4)を目指した
・この結果、
(1)-1 ナノメートル精度ステージを金型内に組み込んだデジタルクリアランス調整技術
(1)-2 金属箔のゼロクリアランス打抜き技術
(2) 低温短時間接合用材料の圧延技術
(3) 超塑性効果を利用した低温短時間接合技術
(4) 有機酸塩被膜による拡散接合強度向上技術
の4項目の技術を新たに開発した
・ナノメートル精度のマイクロ部品開発に成功し、現行品ポンプを上回る性能を確保した
・エッチング加工によるシート材加工からプレス化への切り替えを可能とし、接合条件はこれまでの1,000℃-10時間を約700℃-0.7時間にまで短縮を図った

金属MEMSへの応用例
研究開発成果の利用シーン

吐出圧力が現状の90kPaから120kPaと、従来比33%向上した高性能メタルマイクロポンプ

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

当初開発を進めたマイクロポンプについては、川下企業の状況や戦略性から事業化には至っていません。
しかしながら、ナノメートル精度マイクロ部品の社会需要が高まり、
せん断加工の評価受託で事業化に成功しました。

提携可能な製品・サービス内容

加工・組立・処理、共同研究・共同開発

製品・サービスのPRポイント

・材料から加工を一貫した金属MEMS部品の量産技術
・寸法精度を高精度化し、材料の組織を微細化して強化し、従来技術のポンプ性能のばらつきを解決

今後の実用化・事業化の見通し

・次年度への課題
‐メタルマイクロポンプ高性能化に向けた、吐出圧力目標の再設定の検討と、高性能ポンプの継続開発
‐事業化に向けた試作開発の推進と量産安定加工条件の抽出
‐開発した技術の展開先はメタルマイクロポンプに留まらず、マイクロ精度が要求される三次元構造部品全般となる。関係開発機関との連携を深め、事業化に向けた安定加工技術の開発を継続していく
‐安定した量産加工技術の開発や、詳細条件の開発、事業化準備等、精力的に進める

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社小松精機工作所
事業管理機関 公益財団法人長野県テクノ財団
研究等実施機関 株式会社特殊金属エクセル
国立大学法人群馬大学
国立研究開発法人産業技術総合研究所

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社小松精機工作所(法人番号:7100001018306)
事業内容 精密プレス加工技術、精密機械加工技術、金型技術
社員数 260 名
本社所在地 〒392-0012 長野県諏訪市四賀942-2
ホームページ http://www.komatsuseiki.co.jp/
連絡先窓口 鈴木洋平
メールアドレス y-suzuki@komatsuseiki.co.jp
電話番号 0266-52-6100