複合・新機能材料
低温プラズマ窒化技術で改質した鉄系材料を金型に用い、遠赤外線レンズを量産成形する技術を確立
愛知県
株式会社東海エンジニアリングサービス
2023年2月4日更新
プロジェクトの基本情報
| プロジェクト名 | 低温高密度プラズマ改質技術を用いた赤外用レンズ量産製造用金型の開発 |
|---|---|
| 基盤技術分野 | 複合・新機能材料 |
| 対象となる産業分野 | 航空・宇宙、自動車、情報通信、光学機器 |
| 産業分野でのニーズ対応 | 高性能化（既存機能の性能向上）、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）、低コスト化 |
| キーワード | 低温プラズマ窒化、遠赤外線用レンズ、ダイヤモンドターニング、ＤＯＥ形状、成形シミュレーション |
| 事業化状況 | 実用化に成功し事業化に向けて取り組み中 |
| 事業実施年度 | 平成29年度～令和1年度 |
プロジェクトの詳細
事業概要
自動車・セキュリティなど、遠赤外線カメラは、その市場が拡大しており、遠赤外用レンズの製造技術確立が問われている。確立すべき工法は、従来の切削法に代わり、カルコゲナイドガラスを、金型を用いて成形する方法である。しかし、高温安定性があり鏡面化できる適切な金型素材がない。そこで、本研究では、プラズマ技術により高温強度や鏡面加工性の良い金型材料改質を行い、赤外レンズの量産製造に資することを目的とする。
開発した技術のポイント
・微細かつ鏡面を実現でき、400℃の成形に耐えうる材料技術を開発
・上記素材を用い、DOE形状を有する遠赤外光学素子を効率的に生産する方法を確立
具体的な成果
・低温高効率窒化技術開発
-400℃数時間で100μmの窒化層を形成
-ダイヤモンド工具での鏡面、微細加工が可能
・鏡面、微細加工を実現
-ダイヤモンドターニングで安定してRa10nm以下を実現
-鋭利な工具でのDOE形状加工を容易に達成
・アサーマル性に優れた遠赤外線光学系を開発
-自動車搭載などに最適な極めて優れた温度特性を持つ光学系を、上記新素材を用いたDOE形状のプレスガラスを用いることで実現。
知財出願や広報活動等の状況
Aizawa, Tatsuhiko, et al. "Microstructure of plasma nitrided AISI420 martensitic stainless steel at 673 K." Crystals 9.2 (2019): 60
Aizawa, Tatsuhiko. "Low temperature plasma nitriding of austenitic stainless steels." Stainless Steels and Alloys. IntechOpen, 2018.
Farghali, Abdelrahman, and Tatsuhiko Aizawa. "Nitrogen supersaturation process in the AISI420 martensitic stainless steels by low temperature plasma nitriding." ISIJ International 58.3 (2018): 401-407.
Aizawa, Tatsuhiko, Hiroshi Morita, and Tatsuya Fukuda. "High Machinability of Plasma-Nitrided HPM80 Dies at 673K by PCD-Tools for Hot Mold-Stamping." Procedia Manufacturing 47 (2020): 725-731.
研究開発成果の利用シーン
複雑形状を持つ遠赤外線光学素子の製造。派生として、NiPめっきの代替。
実用化・事業化の状況
事業化状況の詳細
基礎技術は本研究にて確立。事業化につなげるため、フォローアップ研究を継続。
提携可能な製品・サービス内容
素材・部品製造、共同研究・共同開発
製品・サービスのPRポイント
複雑形状を持つ遠赤外線光学素子をカルコゲナイドガラス成形という極めて量産性とコストメリットに優れた方法で生産する新しい手法である。
今後の実用化・事業化の見通し
事業化につなげるため、フォローアップ研究を継続。
実用化・事業化にあたっての課題
事業化に向けて、フォローアップ研究が必要。
・形状やサイズに寄って同じ窒化条件でも十分な窒化層厚さを確保できない場合があるため、炉内プラズマ分布状況の分析、改良が必要。
・従来品に対する性能優位性を示すため、比較検討する。
・本素材およびプロセスが量産に耐えうるかの確認。
事業化に向けた提携や連携の希望
プラスチック光学系レンズ製造メーカー複数社にサンプル出荷し評価中
遠赤外線レンズをこの開発した手法で製造し、客先評価中
プロジェクトの実施体制
| 主たる研究等実施機関 | 株式会社東海エンジニアリングサービス 株式会社光技術サービス |
|---|---|
| 事業管理機関 | 公益財団法人京都高度技術研究所 |
| 研究等実施機関 | 学校法人芝浦工業大学 デザイン工学部 相澤研究室（Ｈ３０年度より表面機能デザイン研究所に移動） 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 表面機能デザイン研究所合同会社 |
| アドバイザー | パナソニック株式会社 日本電気硝子株式会社 株式会社ニコン 東昌貿易株式会社 学校法人大阪電気通信大学 |
参考情報
主たる研究等実施機関 企業情報
| 企業名 | 株式会社東海エンジニアリングサービス（法人番号：9200001008253） |
|---|---|
| 事業内容 | ＣＶＤ法による5㎜を超える厚膜ＳｉＣの成膜。超精密加工による各種レンズ、ミラー及びされら製造用の金型の製作 |
| 社員数 | 16 名 |
| 生産拠点 | 岐阜工場（岐阜県各務原市）、京都支社（京都市西京区） |
| 本社所在地 | 〒450-0003 愛知県名古屋市中村区名駅南1－17－23 ニッタビル9階 |
| ホームページ | http://www.tes2001.com/ |
| 連絡先窓口 | 株式会社東海エンジニアリングサービス 福田達也 |
| メールアドレス | t-fukuda@tes2001.com |
| 電話番号 | 075-963-6307 |
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