High precision texturing of micro shape with ultrasonic vibration assisted indentation

超声波振动辅助压痕对微形状进行高精度纹理化

基本信息

批准号：
20H02486
负责人：
鈴木浩文
金额：
$ 10.82万
依托单位：
Chubu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02486/
关键词：
超音波援用インデンテーションアモルファス金属無電解Ni-P ダイヤモンド圧子テキスチャリング形状転写性表面粗さバリナノインデンテーション超音波振動援用微細形状超音波振動インデンテーション微細加工レーザ加工形状精度

项目摘要

表面にナノ・マイクロメータレベルの微細パターンを創成するテキスチャリングのニーズが増大し，光学レンズの回折効果の付加・色消し効果の付加，歯科用Tiインプラントの生体細胞融合性の向上，表示パネルの反射防止機能の付加，ソーラパネルの吸収率の向上，撥水性の向上など様々な効果が期待されている．従来は切削加工などの除去加工で実施されているが，効率の悪い，量産性が劣るなど実用化に大きな課題が有る．そこで変形加工である「ナノインデンテーション」に着目し，レーザ加工を応用した単結晶ダイヤモンド等のマイクロインデンテータ（圧子）を創成し，超音波振動援用のナノインデンテーションシステムを開発し，超音波振動を付加することによる無電解Ni-Pなどのアモルファス金属材料の高精度・高能率塑性変形メカニズムを解明し，加工条件を最適化する．最後に，微細で構造的な超精密形状の創成の高精度・高能率加工を実現した．これまで，パルス・ファイバーレーザとレーザ集光光学系を，既存の４軸制御・超精密加工機（同時４軸制御）に搭載し，加工機上で工具を微細加工できるレーザ光スキャンシステムを構築し，微細なダイヤモンド圧子を試作に成功した．また，超音波振動の振動挙動を解析し，超音波援用インデンテーションシステムを構築した．円錐形状および角錐形状のアレイ金型を高能率に製作することができた．この金型を用いて樹脂製のマイクロアレイパネルを成形することができた．こうして試作したテキスチャリングパネルにおける，Tiインプラントに対する骨肉細胞の親和性，海洋生物の付着防止性などの生体親和性に与える影響について，光学的反射特性および吸収特性に対する効果について評価し，テキスチャリングの効果について一定の効果を示すことができた．

在表面上创建纳米微米级精细图案的纹理化需求不断增加，并且需要为光学镜片添加衍射效应和消色差效应、提高牙科钛植入物的生物细胞融合性能以及改进显示面板。预计具有增加抗反射功能、提高太阳能电池板的吸收率、提高防水性等多种效果。传统上，这是通过切削等去除加工来进行的，但在实际应用中存在效率低、批量生产性差等重大问题。因此，我们着眼于变形过程“纳米压痕”，通过应用激光加工制造了由单晶金刚石等制成的微型压痕仪（压头），开发了利用超声波振动的纳米压痕系统，并阐明了高精度的机理。，通过添加30%的金属对化学镀Ni-P等非晶金属材料进行高效塑性变形，并优化加工条件。最终，我们实现了高精度、高效率的加工，创造出具有微小结构的超精密形状。到目前为止，我们已经在现有的4轴控制/超精密加工机（同时4轴控制）上安装了脉冲光纤激光器和激光聚焦光学系统，并构建了可以对刀具进行微加工的激光束扫描系统我们成功地生产出了精细金刚石压头的原型。我们还分析了超声波振动的振动行为，并构建了超声波辅助压痕系统。我们能够高效地制造圆锥形和金字塔形阵列模具。使用该模具，我们能够模制树脂微阵列面板。根据其对生物相容性的影响，例如骨细胞对钛植入物的亲和力以及防止海洋生物粘附的能力，评估了由此制造的纹理面板的光学反射和吸收性能的影响。能够发挥一定的功效。

项目成果

期刊论文数量（17）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Elucidation of material removal mechanism in float polishing

浮法抛光材料去除机理的阐明

DOI：
10.1016/j.precisioneng.2021.10.004
发表时间：
2021
期刊：
Precision Engineering
影响因子：
0
作者：
A. T. H. Beaucamp;K. Nagai;M. Okada;H. Suzuki;Y. Namba
通讯作者：
Y. Namba

ウルトラファインバブルクーラントを用いた高精度・高能率研削技術の開発　第1報：気泡が超硬合金の研削特性に及ぼす影響

超细气泡冷却液高精度、高效磨削技术开发第1部分：气泡对硬质合金磨削性能的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
砥粒加工学会誌
影响因子：
0
作者：
K. Akamatsu;S. Nakano;K. Kimura;Y. Takashima;T. Tsuruoka;H. Nawafune;Y. Sato;J. Murai;H. Yanagimoto;渡辺　剛，鈴木浩文，高田　亮，深見信吾，毛利茂樹，竹下朋春
通讯作者：
渡辺　剛，鈴木浩文，高田　亮，深見信吾，毛利茂樹，竹下朋春

無電解Ni-Pめっきにおけるめっき浴温度が表面粗さに与える影響

化学镀Ni-P镀液温度对表面粗糙度的影响