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超精密加工

超精密加工

2016年07月29日

超精密加工について

医療の世界でナノサイズの精密な加工技術が求められています。
マイクロニードルアレイ(無痛針)
この無痛針を大量生産するために金型が必要です。

最近、テレビコマーシャルでも「ナノ」云々とよく聞きますし、
ナノテクノロジーと言う単語を一度は聞いたことがあるのではないでしょうか。
ナノとは、「十億分の一」の量です。10億分の1メートル:0.000000001mです。
光の波長、分子の大きさの世界です。
見出しの写真は「マイクロニードルアレイ」のマスター型です。
針の大きさは、底面の直径0.5mm、高さ0.65mmの円錐形状です。
これを作るためにナノレベルの環境、機械、工具が必要になります。
金属は温度変化に伴って伸び縮みします。
切削や研磨する際も回転する硬い工具と削られる金属が接触することで熱が発生します。
この熱の影響で製品となる金属は伸縮して不適切な加工を行うと歪んで望みのものと違うものになります。

底面の直径0.5mm、高さ0.65mmの円錐のような小さなものをイメージしてみてください。
数学の教科書で紹介されるような表面がツルっとした綺麗な円錐をイメージされると思います。
実際に金型を製作する場合、表面をツルっとピカピカに滑らかに加工されます。
これが職人技です。
そのための工具は、もっと小さな凸凹であることが条件となってきます。
まさにこの凸凹が「ナノ」レベルなのです。
金属も分子で構成されています。その凸凹とは分子が数千~数万の起伏となります。
目で見ても平らにしか見えませんが、曇ったように艶消しに見えます。
人の目のセンサーは優れています。
実際には、このサイズの凸凹を測定するためには光(X線も含みます。)で測ります。

温度を一定に保った部屋で少しづつ少しづつ加工します。

写真について左から説明します。
◎ 素材:一般超硬 先端の細い部分 φ0.03mm 長さ:20mm

真ん中
◎ 素材:SKH51 サイズ:φ13.5mm 深さ:9.7mm


◎ 樹脂成形レンズ用金型部品 表面:無電解ニッケル-リンメッキ

削ったり、磨いたりする加工では、これらの加工が限界ではないでしょうか。

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