半導体レーザ制御に基づく焼入れフォーミングによる工場の自動化と折り紙工学との融合

本研究では，製品の強度を増加させるためのレーザ焼入れ（熱処理）と製品の形を作るレーザフォーミング（成形）を同時に遂行する新手法，レーザ焼入れフォーミングを達成した．本研究では，主に残留応力の測定やリアルタイム変形プロセスモニタなどの手法を用いた実験的手法と，有限要素法や移動熱源予測シミュレーションによるシミュレーションの観点からの手法を用いることによって基礎理論を確立し，それぞれの加工を統合する際の問題点を解決していく手順を取った．これにより，従来手法では専用の加工機械で遂行されていた加工を1つの機械に統合する手法が開発された．この加工プロセスの統合により，工場の省スペース化や加工時間の短縮が見込まれる．また，このレーザ焼入れフォーミングによる加工製品に対し，工作機械を用いて薄鋼板の表面仕上げ加工（研磨加工）を達成した．これにより，従来では困難であると考えられていた薄鋼板の無変形の焼入れ鏡面を得ることに成功したのみならず，近年見られるレーザ加工機を搭載した工作機械によって，製品の削りだしから成形，熱処理，最終仕上げまでの一連の工程を統合することに成功した．さらに，レーザ焼入れフォーミングの適用先として折り紙工学との統合を模索し，複雑形状の板バネを試作した．この試作板バネの性能をバネ定数の測定や有限要素法による解析などの観点から評価し，レーザ焼入れフォーミングと折り紙工学との統合の実現可能性に関して示した．

本研究では，製品の強度を増加させるためのレーザ焼入れ（熱処理）と製品の形を作るレーザフォーミング（成形）を同時に遂行する新手法，レーザ焼入れフォーミングを達成した．本研究では，主に残留応力の測定やリアルタイム変形プロセスモニタなどの手法を用いた実験的手法と，有限要素法や移動熱源予測シミュレーションによるシミュレーションの観点からの手法を用いることによって基礎理論を確立し，それぞれの加工を統合する際の問題点を解決していく手順を取った．これにより，従来手法では専用の加工機械で遂行されていた加工を1つの機械に統合する手法が開発された．この加工プロセスの統合により，工場の省スペース化や加工時間の短縮が見込まれる．また，このレーザ焼入れフォーミングによる加工製品に対し，工作機械を用いて薄鋼板の表面仕上げ加工（研磨加工）を達成した．これにより，従来では困難であると考えられていた薄鋼板の無変形の焼入れ鏡面を得ることに成功したのみならず，近年見られるレーザ加工機を搭載した工作機械によって，製品の削りだしから成形，熱処理，最終仕上げまでの一連の工程を統合することに成功した．さらに，レーザ焼入れフォーミングの適用先として折り紙工学との統合を模索し，複雑形状の板バネを試作した．この試作板バネの性能をバネ定数の測定や有限要素法による解析などの観点から評価し，レーザ焼入れフォーミングと折り紙工学との統合の実現可能性に関して示した．