土屋 健介准教授
生産技術研究所 機械・生体系部門
SDGs
連携提案
当研究室では，製造業における諸問題解決のために、加工現象のメカニズム解明、機械加工の高効率化、生産システムのスマート化などのテーマに取り組んでいる。
以前から研究していた、微細構造物を顕微鏡下で扱う技術をベースに、微細な対象物を観察しながら所望の操作を加えることで、マイクロスケールの現象を解明し、問題解決手法やマイクロスケール特有の現象を利用した新デバイスを提案する。
また、製造業において広く需要のある機械加工を中心に、高効率・高付加価値の加工技術を目指して、加工面の疲労寿命を向上させる切削加工技術、固定砥粒工具の超寿命化などの研究に取り組んでいる。
さらに、生産システムのスマート化のために、熟練作業の分析と自動化や、生産プロセスデータを活用した不良レス化・検査レス化の研究を行っている。
近年は、航空機製造技術の高度化をテーマとしたコンソーシアムにも参画し、上記の機械加工技術や熟練作業の自動化技術を推進している。
これらの技術の実装に関心のある企業との連携を希望する。また、企業からのニーズ提案も歓迎する。
以前から研究していた、微細構造物を顕微鏡下で扱う技術をベースに、微細な対象物を観察しながら所望の操作を加えることで、マイクロスケールの現象を解明し、問題解決手法やマイクロスケール特有の現象を利用した新デバイスを提案する。
また、製造業において広く需要のある機械加工を中心に、高効率・高付加価値の加工技術を目指して、加工面の疲労寿命を向上させる切削加工技術、固定砥粒工具の超寿命化などの研究に取り組んでいる。
さらに、生産システムのスマート化のために、熟練作業の分析と自動化や、生産プロセスデータを活用した不良レス化・検査レス化の研究を行っている。
近年は、航空機製造技術の高度化をテーマとしたコンソーシアムにも参画し、上記の機械加工技術や熟練作業の自動化技術を推進している。
これらの技術の実装に関心のある企業との連携を希望する。また、企業からのニーズ提案も歓迎する。
事業化プロポーザル
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リアルタイム観察下におけるナノスケールの破壊実験システムの開発この研究室では、顕微鏡でリアルタイム観察しながら、微細構造物の組立・接合作業を行うシステムを開発しているが、その応用として、10μmm～10nm程度の微細構造物を対象として、実際に破壊実験を行い、力学特性の評価や内部構造の観察を行っている。物体の物性や構造などは、理論的な推定や数値計算などさまざまな方法で評価することが可能であるが、実物を使って直接的な評価は不可欠である。 たとえば、染色体の内部構造を解明することを目的として、凍結乾燥した染色体の断面作製作業を行った。図1に機械的に破断させた染色体の断面写真を示す。ビーム加工による切断面では内部構造にダメージが残るのに対して、機械的に切断した断面には内部構造を表すパターンが観察できることを示した。また破断面の形状から、クロマチンファイバが染色体の軸と垂直方向の層状に折り畳まれていることを示した。 その他にも、図2に示すように、直径30nmの酸化タングステンのナノワイヤを電子顕微鏡下で撓ませて破断させ、ツール先端の変形量からナノワイヤのヤング率や破断強度を求める研究なども行っている。 -
リアルタイム観察下でのマイクロアセンブリに関する研究この研究室では、1mm～1μm程度の微細構造物を対象とし、顕微鏡でリアルタイム観察しながら、微細構造物の組立・接合作業を行うシステムを開発している。システムは主に、作業対象を観察する顕微鏡、微細な動きを実現するマニピュレータ、作業に必要な機能を有する工具、作業対象を固定・搬送するパレット、の4要素から構成される。目的とする作業内容や対象物に起因する制約条件を分析し、それらに応じて最適な顕微鏡やマニピュレータを選定し、また種々の機能を持つ工具やパレットを個別に開発してシステムに統合することで、目的とする作業を実現できる。
