レーザーによる「DLC重ね合わせ補修」と「超低摩擦化」技術

2023/05/15 13:58 - By Tech Manage

脱膜工程不要のパッチワーク再生と摩擦係数の半減をマスクレス・レーザー加工で実現

Advantages

  • 脱膜工程不要の「DLC重ね合わせ」補修技術 
    摩耗部へ新DLC層をレーザー照射で直接融合・密着させる「重ね合わせ」技術。従来必須の脱膜や全体再成膜を不要とし、リードタイム短縮とメンテナンスコストの劇的な削減を実現 。
  • 動摩擦係数 約0.12 (50%以上低減) 
    レーザー照射による自己組織的マイクロ凸部が、接触面積制御と流体潤滑を促進。従来比50%減の摩擦抵抗(µ≈0.12)を達成し、部品・工具の省エネ化と長寿命化に貢献 。
  • 既存ラインへの容易な導入(マスクレスプロセス)
    成膜済みDLC膜へのレーザー走査のみで完結する後加工プロセス。高コストなマスクや真空プロセス変更が不要で、多品種少量生産にも柔軟に対応 。

Background and Technology

DLCの課題である補修時の脱膜コストと摩擦低減の限界を解決。DLC膜へのレーザー照射による「局所的体積膨張(スウェリング)」と「膜同士の熱的接合」を活用。
  1. 補修メカニズム(転写・接合)
    損傷面へ新DLC膜(ドナー)を接触させ、レーザー照射で強固に一体化。摩耗箇所のみをピンポイントで埋める「パッチワーク補修」を実現 
  2. 低摩擦化メカニズム(テクスチャリング)
    熱作用により表面へナノ~マイクロ級の滑らかな半球状凸部を無数に形成。これらが摺動接触点となり、摩擦を劇的に低減 

Current Stage & Key Data

  • 補修プロセスの原理実証
    損傷DLC構造体へ新DLC層をレーザー転写・一体化させる再生プロセスを実証済み 
  • 圧倒的な摩擦低減データ
    未加工品(µ≈0.25)に対し、本技術はµ≈0.12を記録。2万回の摺動試験後も性能劣化のない高耐久性を確認 

Partnering Model

  • 共同開発(工具・金型メーカー様向け): 
    貴社廃却工具を用いた「補修再生」の実証テスト、および再生工具の切削・成形寿命評価など
  • 技術ライセンス(コーティング受託・装置メーカー様向け): 
    「超低摩擦グレード」および「補修サービス」展開に向けた、製造プロセス特許のライセンス許諾

Patents

特開2024-110736

Researchers

赤坂 大樹(東京科学大学 工学院機械系 教授) 

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