Ultrasonic heating type incremental sheet forming method creating complex shape and controlling surface function

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近年，フレキシブルかつ変種変量生産に対応可能な，薄肉で複雑形状を有する微細部品の製造技術が要求されている．これを満たすため，軟化させたシート状材料に工具を押し当てて逐次成型するインクリメンタルシート成形（ISF）が，金型を必要としない手法として期待されている．一方で，既存のISFでは，加工原理に起因する亀裂の発生や精度の低さが指摘されており，高精度な複雑形状成形を実現する上で重大な課題である．本研究では，亀裂が生じにくく，成形と同時に表面機能も制御可能な新原理ISF技術「超音波加熱型ISF（Ultrasonic Heating-ISF）」を開発し，高精度かつ高付加価値なマイクロ部品成形を実現する．今年度は．超音波振動を加えながら成形加工する実験を行い，加工特性を実験的に評価するとともに，学術的な裏付けに基づいた最適加工条件の決定指針を確立することを目的とした．超音波振動を加えながら加工することによって潤滑が促進され、摩擦力が低減されることが明らかになった．超音波振動の振幅を大きくすると加工特性が向上することが明らかになり，振動数の影響は小さいことが明らかになった．加工速度については限界があることが確認された．実験結果を確認するためにモデルを構築し，解析を行ったところ，上記の特性を定性的に確認することができた． このことによって，最適な加工条件を決定するための指針を確立するための見通しが得られた．今後，定量的な評価をするために，これまでに構築したモデルを改良するとともに，さらに実験データを取得する．