プレスリリース

Fraunhofer ILT

次世代型付加製造技術開発プロジェクト「futureAM」

25.10.2018

© Photo Fraunhofer ILT

フラウンホーファーILTが率いるプロジェクト「futureAM」は、金属材料の付加製造技術における全工程を開発すべく、フラウンホーファーの6研究所(ILT, IAPT, IFAM, IGD, IWS, IWU)が研究に携わっています。デザイン、シミュ―レーションから製造までの全工程を視野に入れた包括的なプロジェクトは、次世代の付加製造技術へ踏み出す大きな一歩となると期待されています。
大型の構造物に対応するため、選択的レーザー溶融法(SLM)としても知られるレーザー粉末床溶融(LPBF)の加工ヘッドを開発しました。対応造型範囲は(1,000 mm x 800 mm x 500 mm)で、従来のレーザー粉末床溶融(LPBF)に比べ、その生産性は10倍です。
また、既に薄い保護層の形成では評価の高い、環境にやさしく経済的な材料蒸着プロセスである超高速レーザー材料堆積 (EHLA)を3次元形状の造形に取り入れる技術開発を行っています。さらに、部品品質を管理するため、工程に空気伝播音を検出する超音波センサーを取り入れた監視プロセスを開発しています。

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Integrating One’s Sights on the Factor of 10: “futureAM – Next Generation Additive Manufacturing”

Fraunhofer ICT

熱可塑性樹脂のプロセスチェーンを繋ぐ工業用装置「Fibercon」

19.10.2018

© Photo Fraunhofer ICT

フラウンホーファーICTは民間企業との共同研究において、照射誘起真空成型の原理に基づいた工業用装置「Fibercon」と、熱可塑性樹脂のテープ積層技術を最適化する「Fiberforge」を開発しました。高真空圧下で赤外線を使った成型技術は剥離剤を使わずにほとんどの熱可塑性樹脂を加工することができます。これは次の工程のオートメンション化を考慮した場合に大変重要なことです。新しく開発された装置の技術は、Fiberforgeを使ったテープ積層からFiberconを使った高品質ブランク生産までの工程を遂行し、UDテープ(一方向材料)を使ったテーラードブランクのライン生産を可能にします。

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Neu entwickelte Industrieanlage «Fibercon» schließt thermoplastische Prozesskette

Fraunhofer IWS

動物実験に代わるマイクロシステム「multi-organ chip」

17.10.2018

© Photo Fraunhofer IWS

フラウンホーファーIWSの開発したマイクロシステム「multi-organ chip」は、生体内の血液循環経路をシミュレーションします。このシステムを使えば動物実験をせずに医薬品や化粧品の開発をスピード化することができます。将来的には、患者ひとりひとりに合わせた医薬品のカスタマイズや、循環器系疾患の分析への応用が可能になります。

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Less animal experiments on the horizon: Multi-organ chip awarded

Fraunhofer IWS

耐性の高い有機導電性液状ポリマーで表面を塗工する

10.10.2018

© Photo Fraunhofer IWS

導電性を持った分子を液状ポリマーに合成することで、機能性塗料として表面を仕上げることができます。この技術を使えば、余剰熱を電力に変換する回収熱交換器としての機能を持った表面加工がパイプなどで可能になります。バッテリー交換が不便な内蔵センサーなどへの電力供給源として大変有用です。
熱電発電の課題として劣化の速さや変換効率の悪さが挙げられますが、フラウンホーファーIWSの開発した液状ポリマーは耐性が高く、縮小化や高効率にも繋がるものです。今後さらに効率が高まれば、将来的には車のエンジンや有機トランジスタ、太陽電池など幅広い応用が期待されます。

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Micro energy harvesters for the Internet of Things

Fraunhofer ILT

支持材を必要としない 樹脂3Dプリントプロセス「TwoCure」

10.10.2018

© Photo Fraunhofer ILT

フラウンホーファーILTは優れた機械技術への進化を図り、「TwoCure」プロセスの開発を次の段階へと進めています。「TwoCure」プロセスではフォトリソグラフィによる成形の際に支持材を必要としません。また、プラットフォームに接する必要がないため部品を自由に配置することができます。この樹脂ベースの3Dプリント技術により、自動生産工程において支持構造物なしにプラスチック部品を大量生産することができます。また、将来的には大量の機械を必要とせずたった1台の機械で1日に数百個もの補聴器のイヤモールドや小型プラスチック束のような部品を製造することが可能になります。

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“TwoCure”: the New Dimension in Resin-Based 3D Printing
 

Fraunhofer ILT

急成長を遂げるVCSEL(垂直共振器面発光レーザー)加工

4.10.2018

© Photo Philips Photonics

積層造形加工が活況を呈しています。フラウンホーファーILTはアーヘン工科大学とフィリップス・フォトニクス社との共同研究による、パウダーベッドにレーザーダイオードを照射し部品を熱加工する新しい工法をご紹介します。808nm波長の赤外線を使ったVCSELによる熱加工は温度勾配が小さく歪みが少ないため、これまでより背の高い部品の製造が可能です。また、成形する際におよそ900℃で熱加工されるチタンアルミナイドなど、特に加工が難しい素材の部品を製造する可能性が開けます。

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Flying High with VCSEL Heating
 

Fraunhofer IWS

自動車の燃料消費を抑制する超微細なレーザー加工

12.9.2018

© Photo Fraunhofer IWS

ドイツの総経済産出量の最大7%がエンジン部品に生じる摩擦により浪費されています。フラウンホーファーIWSは超短パルスレーザーを用いることで、エンジン部品の摩擦低減に取り組んでいます。非常に微細な高精度のパターン加工を施し、潤滑油の流れを沿わせることでエンジンの動きを円滑にします。燃焼機関などに使われるいくつかの部品にこの加工技術を採用すれば、数パーセントのガソリンもしくはディーゼル燃料の節減になり、電気自動車や自動車以外の機械などにも活用が期待されます。

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Micro fishbones to stop car fuel thirst
 

Fraunhofer ILT

穿孔加工に代わる高速切断技術など最新のレーザー技術を紹介

30.8.2018

© Photo Fraunhofer ILT

最新のシートメタル加工の主要なトレンドは、ハイブリッドな軽量構造や統合されたデジタルツイン技術を用いた多機能レーザー加工機などです。フラウンホーファーILTはロボットとレーザー加工ヘッドの協調や、穿孔加工に取って代わるレーザー高速切断技術、レーザー光の最適化を図る自由曲面ミラーなど5つの革新的技術をご紹介します。

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Take Five: Aachen Laser Projects at EuroBLECH 2018
 

Fraunhofer IWS

航空機にロータス効果を施すレーザー加工技術「DLIP」

8.8.2018

© Photo Fraunhofer IWS

フラウンホーファーIWSは航空機の機体表面機能化するレーザー技術を開発しました。蓮の葉のような撥水性、ロータス効果を持つナノ構造は、機体の表面に水、虫、汚れなどを付着しにくくします。
一般的な超撥水コーティングは劣化しやすく、新しいEUの環境規制に適合しないものもあります。今回開発された直接レーザー干渉パターニング(DLIP: Direct Laser Interference Patterning) を使えば、効果は年単位で持続し環境への負担もありません。
複数に分割されたレーザー光線が加工表面上で統合されるDLIPであれば、明領域では高エネルギーの溶融とアブレーションが行われ、暗領域は影響を受けないため、非常に精密な微細加工が可能になります。
DLIP技術を使えば、従来のレーザーによる超撥水加工に比べ飛躍的に速い毎分約1㎡でパターニングを施すことができます。

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Lasers make the lotus effect on aircraft

Fraunhofer ILT

高速で低コストのレーザーによる表面処理

7.8.2018

© Photo Fraunhofer ILT

レーザーによる表面加工は精密かつ高品質ですが、加工速度の高速化が課題です。フラウンホーファーILTはEUの研究プロジェクト「ultraSURFACE」において、従来比10倍の速さかつ半分のコストで表面加工をする二つの近赤外レーザー用光学機器を開発しています。
一つは薄い素材の加工や研磨向けのもので、ピエゾ素子型可変形状ミラー(PDM)を用いています。入射角に合わせて光線が変化し、加工表面上の照射部分は常に同じ形状に保たれます。5ミリ秒以内の切替で加工状況に対応するため、立体形状の高速加工でも一定の強さでレーザーが照射されます。
もう一つは、レーザーストラクチャリング向けに開発されたもので、回折光学素子(DOE)を用いて分割された複数レーザーの同時照射によって速度と生産性を向上させるものです。加工面の形状に応じて光線の束に歪みが発生していた従来の複数ビーム照射とは異なり、各光線は数ミリ秒で補整し加工面の照射部分は常に方形に保たれます。

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Surface Finishing at High Speed

Fraunhofer ILT, Fraunhofer IPT

表面仕上げ時の振動を吸収する支持体

16.7.2018

© Photo Fraunhofer IPT

3Dプリンティングなどの付加製造技術は、あらゆる構造をした造形物の製作が可能であることを特長としています。しかし、金属製造形物の表面を高品質化するためにはフライス加工や研削で仕上げなければならないことが多くあります。とりわけ薄い造形物にとっては、表面加工時に発生する振動が負担となったり、工程を長引かせたりしてしまうケースもあります。
フラウンホーファーIPTとフラウンホーファーILTはこのような振動を吸収する特別な支持体を開発しました。新しく開発された構造を持つこの支持体は、損耗を防ぎ質の高い加工をより短い時間で行うことができます。

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3D-Printing: Support structures to prevent vibrations in post-processing operations for thin-walled parts

Fraunhofer ILT

UVレーザーを用いて広い面積を微細構造化し、機能性を向上

5.7.2018

© Photo Coherent, Inc.

波長の短いエキシマレーザーはケイ素系素材の微細加工や薄いポリマー層のリフトオフに適しており、様々な分野での活用が期待されています。
レーザ発振器メーカー、コヒレント社とフラウンホーファーILTが数年間にわたり共同開発しているUVレーザーシステムは、長さ15mm、幅0,3mmのラインビーム、出力150W、波長248nmで精密かつ迅速な加工を行うことができます。
現在は、航空・船舶などの分野での活用も期待される炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の表面加工に焦点を当てています。
侵入深度が浅く、極めて低い熱の影響のもと表面の加工を行うことが可能な紫外線を使えば新しい素材を活用することにもつながります。エキシマレーザーの短波長と高い光子エネルギーは、将来的にナノ単位のグラフェン層の成膜・改質などにも活用が見込まれます。

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More functionalities: Microstructuring large surfaces with a UV-laser system
 

Fraunhofer ICT

柔軟な生産プロセスを開発・管理するための高速分光プロセス分析 

7.6.2018

© Photo Fraunhofer ICT

国際的競争の激しい化学の分野では、市場と生産サイクルは刻々と変動しており、プロセス開発時間の短縮と柔軟で効率的な生産プロセスが求められています。
フラウンホーファーICTは、分光分析技術に化学プロセスを取り入れたプロセス分析測定システムを開発しています。
マイクロ化学技術に様々な分光範囲でのプロセス分析を組み合わせることで、様々なプロセス条件のもとで迅速かつ体系的なスクリーニングを行うことが可能になり、プロセス開発のスピードを速めることができます。

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Rapid spectroscopic process analysis for the develop-ment and control of flexible production processes

Fraunhofer ICT

マイクロリアクターベースの反応熱量計:より早く市場へ

7.6.2018

© Photo Fraunhofer ICT

プロセス設計では、コスト、安全性、スピードといった面を考慮しなければなりません。競争は国際化しイノベーションへの期待は高まる中、化学分野の生産プロセス開発にはスピードが求められています。特にファインケミカルや専門化学では、市場投入までの時間がその成功を左右するといっても過言ではありません。
フラウンホーファーICTが開発したマイクロリアクターベースの反応熱量計は、最大で40個のセンサーがマイクロリアクター内の反応熱を測定・分析します。短いスクリーニングで熱速度データの測定が可能です。100 μL以下というごく少量のサンプルでも試験可能なため、高価な物質の検査コストも抑えられます。

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Faster time-to-market: Reaction calorimetry in microreactors

Fraunhofer ICT

再生可能エネルギーのより良い利用:資源としての電気

25.5.2018

© Photo Fraunhofer ICT

電気化学ユニットを使った再生可能資源の過酸化水素の合成には、幅広い利用可能性が広がっています。フラウンホーファー研究機構の先端プロジェクト「資源としての電気」では現地調達することで貯蔵や運搬のリスクもない過酸化水素の合成を開発・研究しています。今後、利用可能性を広げるうえで決定的なのはその濃度です。現時点で1リットル当たり5000㎎の過酸化水素を合成することが可能です。これは例えば汚水処理に適用することができる濃度です。

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Regenerativen Strom noch besser nutzen – Strom als Rohstoff

Fraunhofer IWS

航空機部材用軽量合金の革新的な成型プロセス

23.4.2018

© Photo Fraunhofer IWS

「AA5024 AlMgSc」と呼ばれるアルミニウム・マグネシウム・スカンジウムの合金は、これまで使われていたアルミニウム合金よりも軽く、耐食性も大きいため、近い将来航空業界での使用が期待されています。フラウンホーファーIWSは、この素材が今日一般的なストレッチ成型に向いていないという課題を解決する革新的な溶接・成型プロセスを開発しました。
摩擦攪拌接合(FSW)と「クリープ成型」の組み合わせによるこの成型プロセスにより、航空機部材の生産コスト抑制、機体の軽量化による燃料の節約、さらにはより多くの乗客や貨物を運ぶことが可能になります。
この特殊なクリープ成型プロセスは精密な成型が可能なだけではなく、ストレッチ成型に比べて作業に使うスペースや電力、廃棄物も少なくなります。

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With low pressure to the lightweight aircraft

Fraunhofer IWS

次世代同軸ワイヤレーザークラッディングヘッド「COAXwire」

17.4.2018

© Photo Fraunhofer IWS

ファインワイヤで複雑な部品を精密加工可能な新型レーザークラッディングヘッド「COAXwire」が開発されました。小型の「COAXwire」は、直径300〜600マイクロメートルのファインワイヤをマシンガイドシステムで加工することができます。大型バージョンでは、ヘッドにホットワイヤモジュールを装着することも可能です。このオプションを使用することで、完全な方向性と3D機能を維持しながら堆積速度を20〜40%向上させることができ、生産性の向上が見込まれます。

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Coaxial wire cladding in the next generation

Fraunhofer ICT

Graphit 2.0

12.4.2018

© Photo Fraunhofer ICT

グラファイトはハイテク産業の資源として重宝されており、そのほぼ全てが原産国からヨーロッパに輸入されています。研究プロジェクト「Graphit 2.0」は、炭素繊維の回収と、リサイクル炭素繊維のエネルギー貯蔵の分野での利用を研究しています。炭素繊維廃棄物は、既にグラファイトに代わり、燃料電池セパレータの材料等として利用されています。今後は、それらリサイクル原料の安定した供給経路の確保、また適用分野の拡大が課題となります。

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Graphit 2.0

Fraunhofer ILT

短時間かつ超精密な光学素子加工が可能なレーザービーム加工(LBF)

12.4.2018

© Photo Fraunhofer ILT

レーザービーム加工(LBF: Laser Beam Figuring)は超精密な光学素子加工向けのアブレーションプロセスで、5nm未満のアブレーションが可能です。他のプロセスと異なり、真空や追加の液体を必要としません。LBFでは非接触プロセスがほぼ全ての表面形状で進行するため、成形の柔軟性を最大限に高めます。最終的な形状補正向けのLBFの開発により、レーザーベースの光学系製造のための完全なプロセスチェーンが可能になりました。

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Fast and Ultra-precise: Processing Optics with LBF

Fraunhofer ILT

レーザー金属堆積(LMD)装置の粉末ジェットノズルを最適に保つインラインシステム

11.4.2018

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レーザー金属堆積(LMD)装置の粉末ジェットノズルの試験、認証および調整用のインラインシステムが開発されました。このシステムでは、ノズルを認証し、火線を完全に特徴付けることができます。照明を備えたカメラモジュールによりプロセスを可視化し、監視することも可能です。

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Optimized Powder Jet Perfects Laser Material Deposition

Fraunhofer ILT

新しい細胞選別プロセス「OptisCell」

6.3.2018

© Photo Fraunhofer ILT

フラウンホーファーILT、FIT、IGBの生物学、コンピューター科学、レーザーの研究者らが細胞を分析・選別した上でタンパク質の生産量を調べるプロセス「OptisCell」を共同開発しました。「OptisCell」は、完全自動化手順に向けにデザインされているため、マーカーなどが不要です。
このプロセスでは、最初にラマン分光法によってある特定のタンパク質を生産するかどうかを分析します。システムには、タンパク質を生産する細胞とそうでない細胞のスペクトルを識別するため、ニューラルネットワークが組み込まれています。
レーザーによってチタン表面のごく薄い部分を気化させることによって発生した泡の流れが、選別された細胞を受け取りプレートに運び、その特殊なマイクロウェルプレートではタンパク質が表面増強ラマン散乱により分析されます。この方法によって生産性の高い細胞の選別を安く、早く、かつ自動で行うことが可能です。
これにより、薬学研究において以前より早く有効成分を開発することや、コストダウンが可能になります。

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New Process for Marker-free Cell Selection

Fraunhofer IWS

接着剤なしで異なる特性の材料同士を接合

20.2.2018

© Photo Fraunhofer IWS

フラウンホーファーIWSは、異なる特性を持つ材料同士を接合する新プロセスを開発しました。この熱直接接合は、レ-ザーで組織化された金属を熱可塑性部品でプレスし、局所的に加熱するものです。それにより、熱可塑性樹脂は溶融し、構造体に浸透し、表面に接合します。特別に開発された接着ガンで材料同士を数秒以内に頑丈に接合可能なプロセス「HPCI(HeatPressCool-Integrative)」は従来の複雑な接着工程に代わる新たなプロセスとして適しています。

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Bonding without adhesive

 

Fraunhofer ICT

水素による爆発や火災を防ぐ高速検知水素センサー

1.2.2018

© Photo Fraunhofer ICT

水素ガスに早く正確に高感度で反応する様々な検知システムが市場には出回っています。クオリティの高いセンサーであれば、高濃度の水素は数秒で検知することができます。しかし、微量の水素をミリ秒単位で分析する水素センサーはまだ販売されていません。現在は100キロほどの水素センサーは、今後より小さくコンパクトなものとなり、車の燃料としての水素利用が増えると共にその需要も増えるでしょう。

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Ultraschneller Wasserstoffsensor zur Vermeidung von Wasserstoffbränden und Explosionen