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ケーススタディ

フェムト秒レーザーによるマイクロミリングおよび機能性テクスチャリングの計測

ケーススタディ, ミリング, レーザー, 先進製造, 成形
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Microrelleus SLは1983年に創設されました。 型、工具、ピースのレーザーテクスチャリングサービス(機能的およびデザイン)、レーザーマイクロミリング、産業用彫刻を専門としています。Microrelleus SLは2016年に5軸フェムト秒レーザー加工機を顧客に提供し、世界のパイオニアとなりました。また、5軸加工、フライス盤、 型彫EDMにナノ秒レーザーを使用しました。

Sensofar独自の共焦点法と焦点移動法を組み合わせた共焦点フュージョンと呼ばれる新技術によって、ガラスやPMMAなどの透明材料の画像も取得しました。 

フェムト秒レーザーは超短パルスレーザーです。2016年までは、フェムト秒レーザーを5軸加工機に組み込むことは不可能でした。2016年にスイスのGeorg Fischerグループがそれを初めて達成し、この技術における世界のパイオニアとなり、 この開発によって製造工程に新しい可能性がもたらされました。


超短パルスレーザーには、従来の技術やその他のレーザーと比較して、主に次の2つの利点があります。

(1) バリの出ないマイクロミリングが可能となり、実質的に部品に熱的影響が出ることがなく、クリーンでシャープなマイクロミリングにより、非常に鋭いエッジと高品質の表面仕上げが実現します。

(2) 「コールドレーザー」であるため、サファイア、プラスチック、ガラス、セラミック、アルミニウム、鋼などのあらゆる材料への彫刻が可能です。

これはマイクロミリングと機能性テクスチャリングの使用に最適な技術です。Microrelleusが5軸フェムト秒レーザー加工機に投資した2016年には、測定要求は変化していました。機能性テクスチャリングのためにマイクロ・ナノスケールで解析、測定する技術が求められ、すべてが高精度で実行されなければなりませんでした。

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図1. フェムト秒レーザー

レーザーによるマイクロミリング

この技術は、型の微小空洞の製造、マイクロチャンネル、テーパー付きスチールツールや硬質金属工具のマイクロミリングなどに最適です。5倍および20倍対物レンズを採用するSensofarの技術によって、操作が簡単なデータ取得・分析ソフトウェアを使用して、一つひとつのマイクロミリングプロジェクトをすばやく効率的に確認できます。

Sensofar独自の共焦点法と焦点移動法を組み合わせた技術によって、ガラスやPMMAなどの透明材料の画像も取得しました。この新技術は共焦点フュージョンと呼ばれ、取得時間に妥協することなく2つの技術からの情報をひとつのトポグラフィーにまとめます。Sensofarのソフトウェアアルゴリズムは、各ピクセルに最適な取得データを選択するように最適化されているため、共焦点モードでは、レーザー処理された表面によく見られる高反射面で、低倍率対物レンズを使用して高い傾斜角を測定することができます。

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図2. 硬質金属工具のマイクロミリングと焦点移動顕微鏡解析

機能性テクスチャリング

機能性テクスチャリングとは、マイクロ・ナノ構造材料やプラスチック製部品の型に形成されるマイクロ構造やナノ構造によって機能性を追加することを意味します。機能性には、超疎水性、超親水性、抗菌性、摩擦低減性、光回折性などがあります。 これは新しい複雑な処理であるため、マイクロスケールとナノスケールの両方で形状作成時には寸法が正確であることを確認する必要があります。

Sensofarの形状測定装置を共焦点モードにして100倍率を使用すると、その卓越した横方向の解像度によってマイクロ構造上のナノ構造を解析することが可能です。これは性状の最適な機能性に重要な要件であり、他社メーカーの焦点移動顕微鏡では不可能でした。

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図3. 超疎水性目的に形成されたマイクロ・ナノ性状の共焦点顕微鏡解析
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図4. 光回折目的に形成されたナノ性状の共焦点顕微鏡解析

Sensofarの共焦点法と焦点移動法の組み合わせは、マイクロスケールとナノスケールの両方において、あらゆる材料のマイクロミリングと機能性テクスチャリングの解析に効果的です。

弊社は高速で非破壊的な測定で次を保証することができます。

1) 公差範囲内のマイクロミリングの実現
2) 形成された性状に基づく機能性テクスチャリングの適切な機能

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