立体造形
超硬合金積層造形技術を用いた超薄肉長尺精密ジグ製造の短納期・低コスト化
石川県
株式会社東振テクニカル
2023年2月11日更新
プロジェクトの基本情報
プロジェクト名 | 超硬合金積層造形とハイブリッド加工による超薄肉長尺精密ジグの革新的製造技術の開発 |
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基盤技術分野 | 立体造形 |
対象となる産業分野 | 自動車、ロボット、産業機械、工作機械 |
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)、高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(耐久性向上)、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(人件費削減)、高効率化(生産性増加)、環境配慮、低コスト化 |
キーワード | 超硬合金積層造形、ハイブリッド加工技術、プロセスモニタリング、粉末プラズマ処理、レーザ超音波検査技術 |
事業化状況 | 実用化間近 |
事業実施年度 | 令和1年度~令和3年度 |
プロジェクトの詳細
事業概要
自動車やロボットに使用される軸受ローラの小径化傾向にともなって製造工程に必要な加工ジグの薄肉化が求められている。しかし、摩耗防止のために超硬合金焼結体をジグ表面にろう付する従来製造方法では熱歪による割れや剥離が原因で不良率が高い。そこで本研究開発では、レーザ粉体肉盛技術を用いてジグ表面に超硬合金層を低入熱で積層することによって従来困難であった厚さ1mm以下の超薄肉長尺精密ジグの製造技術を確立し、短納期・低コスト化と新分野開拓を図る。
開発した技術のポイント
【レーザ粉体肉盛技術を用いてジグ表面に超硬合金層を積層すると伴に、同工程とジグ基材加工工程を一台の装置に集約】
・硬さ1,500HV相当の超硬合金を積層可能にし、シミュレーション解析やプロセスモニタリングによって積層を安定化した
・原料粉末のプラズマ処理によって超硬合金層内の空隙を防止した
・レーザ超音波検査技術により割れや内部欠陥を非破壊で検出可能にした
・機械加工と積層の工程集約および条件最適化により、超薄肉長尺精密ジグの低コスト化と短納期化を実現した
具体的な成果
1.レーザ肉盛による超硬合金積層技術の開発
・WC含有率88%の原料で1529HV達成
・下地挿入と予熱、粉体加熱処理によって欠陥防止
・プロセスモニタリングとレーザ出力自動制御により積層にともなう幅バラツキを±5%に抑制
・シミュレーション解析結果とプロセスモニタリングによる検出結果との間に整合性があり、相互に妥当性あり
2.原料粉末製造技術の開発
プラズマ加熱を繰り返すことで真球度向上(91%)や緻密化(見かけかさ密度増大率73%)、流動性向上(基本流動エネルギー指標0.6J以下)を図ったWC-Co造粒粉末を作製
3.非接触非破壊検査技術の開発
・レーザ超音波検査範囲60mmにおいて0.01mm^2の欠陥を検出
4.ハイブリッド加工技術の開発
・薄肉ジグの機材の切削加工条件および研削加工条件の確立を進め、目標加工時間5時間以内、製造コスト65,000円以下で厚さ1mm、長さ400mmのブレードを試作した
・ジグの品質基準として超硬積層部の「硬さ」「摩擦摩耗試験」「空隙量」を得た
研究開発成果の利用シーン
・心なし研削加工等向けの超薄肉長尺精密ジグ(ブレード)をはじめとする研削加工用精密ジグの製造および補修
・積層造形用原料粉末の製造販売
・金型産業向けに使用可能なレーザ粉体肉盛積層造形装置として製造販売
・高機能レーザ粉体肉盛積層造形ユニットの製造販売
実用化・事業化の状況
事業化状況の詳細
実用化に向け補完研究を継続
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、製品製造
製品・サービスのPRポイント
厚さ1mm、長さ400mmのブレードの製造時間が目標の5時間以内を達成した。製造コストも、目標の65,000円以下を達成した。
プラズマ加熱処理された超硬合金焼結造粒粉を使用すれば、従来品と同等の耐久性を有するジグを低コストで製造できる可能性を見出した。
今後の実用化・事業化の見通し
実用化に向け、補完研究を実施中
・耐摩耗性向上ための粉体原料の改良と生産体制構築
・プロセス安定性向上のための装置改良
・多用途向けジグ製品化のための品質安定化
・2023年度中の事業化を目指す
プロジェクトの実施体制
主たる研究等実施機関 | 株式会社東振テクニカル 工作機械部 |
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事業管理機関 | 公益財団法人石川県産業創出支援機構 プロジェクト推進部 |
研究等実施機関 | 株式会社東振精機 技術開発部 パウレックス株式会社 株式会社村谷機械製作所 製品開発課 石川県工業試験場 機械金属部 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
主たる研究等実施機関 企業情報
企業名 | 株式会社東振テクニカル(法人番号:2220001012243) |
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事業内容 | 生産用機械器具製造業・心なし研削盤及びベーンポンプの製造販売 |
社員数 | 94 名 |
生産拠点 | 小松工場(石川県) |
本社所在地 | 〒923-0061 石川県小松市国府台5丁目1番地1 |
ホームページ | http://www.tohshin-inc.co.jp |
連絡先窓口 | 株式会社東振テクニカル 工作機部門 執行役員 安根剛 |
メールアドレス | t.anne@tohshin-inc.co.jp |
電話番号 | 0761-47-4222 |
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