【FSWと切削の革新技術】【23卒】 日立製作所 総合職（技術系）の通過ES(エントリーシート) No.77404（非公開/非公開）（2022/5/23公開）

「FSWと切削を利用した3次元造形法の実現に向けたFSW欠陥の機構解明と抑制に関する研究」 FSW（摩擦攪拌接合）の重ね接合と切削を組み合わせて金属の3次元積層を行うでは、通常のFSWとは異なる特殊な過程が多いため、この過程でも接合時の垂直荷重や温度の変動を抑えることで欠陥が生成しないようにして、接合品質を均一にすることができるような仕組みを開発しています。 続きを読む

[研究背景] 金属3Dプリンタは切削加工では困難もしくは不可能である構造物を造形することが可能であるなどの長所がある一方で、金属3Dプリンタ用機械の値段や、エネルギ損失・熱ひずみの大きさに問題があり、普及が進んでいません。そのため、本研究室ではマシニングセンタと呼ばれる一般的な切削型工作機械を用いてFSWと切削を組み合わせる新たな3次元造形法を考案しています。ここで、FSWとは専用の接合ツールを高速で回転させて被接合材の突合わせ部に挿し込み、摩擦熱により柔らかくなった被接合材をツールの回転により塑性流動させて接合する技術です。 [提案する積層造形法の説明と課題] FSWと切削を組み合わせた新たな3次元造形法は、 ①材料の金属の板材を重ねFSWにより接合 ②接合時に材料の塑性流動により荒れた表面を薄く切削し平面出し ③接合した板材のうち製品となる部分とサポート部分を残すために、不要部分を切削し除去することで中空部分や製品表面を創生 以上①～③の工程を繰り返し、最後にサポート部分を除去することで製品が完成します。しかし、適切な接合条件でFSWが行われないと、入熱不足/過剰になり、欠陥が発生することがあります。これらの欠陥は工作物の機械的特性に影響を及ぼすため、欠陥が生じないようにFSWプロセスを制御する必要があります。さらに、提案する3次元造形中に用いられるFSWは、接合パスの重ね合わせを行うことや被接合材付近でのFSWといった点がいわゆる接合のみのためのFSWとは異なります。そのため、FSWを用いた3次元造形の過程であっても欠陥が発生しないようにする必要があります。本研究ではFSWを用いた3次元造形法で欠陥が発生しないようにすることを目標とします。 [研究内容] 本研究では、接合時の荷重と温度を計測することでプロセスのモニタリングを行っています。この技術を用いて最終的には欠陥抑制につなげることを考えており、現在は基礎試験を通じてFSWを用いた3次元造形法での基礎試験を行っています。そのうちの1つとして接合速度が高速であるときに工具が浮き上がってくるという問題の機構解明と解決に取り組んでいます。工具の浮き上がりによって接合品質が悪化するという問題があるため、様々な接合速度と回転数で実験を行いました。その結果、高速接合の中でも低回転数である時にツールが浮き上がってくることが判明しました。さらに、接合時に垂直荷重が大きくなってくることから、接合時の垂直荷重が大きくなることで工作機械に負荷がかかり工具が浮き上がってくるのではないかという仮説を立てています。 [今後の研究方針] FSW工具の浮き上がりメカニズムについては、工作機械のコンプライアンスを計測することや工作機械の工具の位置をレーザで計測することで実証していく方針です。また、接合距離を長くした際に工具の浮き上がりが生じる事例について詳しく調べていく予定です。 続きを読む

私は目標達成に至る段取りを立てることができます。学部時代の研究でアクリル樹脂製品の研磨を行うために三軸すべてに等しい剛性の治具を作ることとなりましたが、製品を載せるためのテーブルの重量が重く、つり合いの状態から外れることで垂直軸の剛性が大きくなるという問題がありました。そのため、つり合い重りの導入を提案し、つり合い部分を改善した治具を設計することで所望の治具を作成することができました。 続きを読む

私は大学時代、森の中を走るスポーツをする部活に所属し、年に1度開催する大会の運営に奮闘しました。大会運営では、渉外の役職を務めることになり、競技に使用する土地の住民や警察やの方と連絡を取ったりしました。その結果、計画通りに大会の開催ができただけでなく、当日急遽けが人が出た際も、しっかりと連携が取れていたため、救急車を速やかに手配することができ、無事に大会を終えることができました。 続きを読む

モビリティをハードの面から支えていきたいため貴社を志望します。父親が鉄道会社勤務であったため幼少期から鉄道が好きだったことに加え、大学時代の部活で自動車を使い地方の山林に何度も通ったことでその便利さを実感することができました。私が大学・大学院で学んだ機械工学を生かし、貴社が目指している鉄道や自動車のOT・IT・プロダクトを組み合わせ新たなモビリティイノベーションの実現に貢献していきたいです。 続きを読む

設計や生産時にデジタルを活用し、より設計や生産の生産性向上に努めていきたいと考えています。例えば、デジタルツインを導入し、デジタル上でシミュレーションを繰り返すことで最適な生産ラインを生み出し、生産ラインの机上での考慮時間や生産時の無駄を削減していきたいです。自社でデジタル生産技術の研究をするなど、幅広い分野でノウハウと実績を持ち合わせる貴社であれば可能であると考えています。 続きを読む