研究内容 – Yan Laboratory, Keio Univ.

研究ポリシー

kawakami — Sat, 20 Jul 2024 14:00:30 +0000

より高い付加価値を持った製品の製造を実現するために、本研究室はマイクロ・ナノ領域での材料除去、変形および物性制御に基づく高精度、高効率、省エネ、省資源の加工技術の提案ならびにその原理の解明を進めています。
多分野融合による創造
閻研究室は機械加工・レーザ加工・電気加工といった、様々な加工法を組み合わせることで、材料特性に合わせた最適な加工を行うことを目指しています。また他分野にわたる幅広い研究を行うために、最先端の機械も多く取り揃えています。
機械加工
電気加工
レーザー加工
研究設備
産学連携による社会貢献
本研究室では、社会的需要に即したものづくりにおける最先端技術の研究、関連企業を通した実社会への貢献を達成するために、産学連携を重視した活動を行っています。さまざまな企業との共同研究や、1人1人が社会的な背景・課題をもつテーマについて研究を行い、国内・国際学会，学術誌を通した対外的な発表活動も積極的に行っています。
国際性に富んだ研究室生活
本研究室では、さまざまな地域の国から留学生を積極的に受け入れています。多種多様な文化をもつ学生たちが、言語の壁を越えてコミュニケーションを行うことで、刺激的な研究室生活を実現し、国際的に活躍できる人材の育成を行っています。
取材動画・記事

機械加工

reasend — Sat, 20 Jul 2024 13:00:39 +0000

ナノオーダーレベルの超精密加工を駆使した、機能性・付加価値の創造。
超精密加工は、高い加工精度を必要とする半導体分野や光学分野で利用されます。閻研究室では産業応用を見据え、加工難易度の高い硬脆材料の切削や、最新加工装置FTSによる自由曲面加工などに取り組んでいます。
自由曲面の超精密切削
近年カメラや測定機の性能向上に伴い、光学性能を高める有効な手段として自由曲面レンズの利用が注目されています。閻研究室では、非軸対称の形状を加工可能な最新の5軸旋削加工機を用いて、様々な材料・加工条件におけるナノメートル精度の自由曲面加工を研究しています。
硬脆材料の超精密研削
シリコン、ガラスといった硬脆材料はレンズとしての材料として近年需要が高まっています。硬脆材料は難削材の代表格でありながら、要求される加工精度は年々高まっており、ナノオーダーレベルの表面を獲得できる切削による高精度加工が期待されています。そこで閻研究室では材料ごとに適した加工パラメータ、加工方法の研究を行い、様々な形状の高精度加工に成功してきました。
超音波振動援用加工
閻研究室ではバニシングや研削、切削加工といった様々な機械加工に超音波振動を援用する研究を行っています。これにより加工時の抵抗低減や、工具摩耗の抑制、より高品質な加工表面の獲得が可能となります。また、超音波振動は脆性モード加工から延性モード加工への移行を促進するため、脆性材料の亀裂発生を抑制することができます。閻研究室では、ガラスなどの脆性材料に対して超音波振動援用加工を施すことで、高精度な表面を獲得しました。

レーザー加工

reasend — Sat, 20 Jul 2024 12:00:39 +0000

レーザによる精密加工が、産業の新たな可能性の扉を開く。
レーザを使用した加工は、その高い精度と効率性で広く注目されており、産業界に革新的な可能性をもたらしています。閻研究室では、さまざまなレーザ加工方法により、材料の微細な構造や表面特性を制御する手法について研究しています。
3次元微細加工
超短パルスレーザによる高速スキャンでは、材料への熱影響を抑えたうえで、バリやクラックを低減した高精度加工が可能です。本研究室では、単結晶材料やセラミックス、そして超硬合金などの硬脆材料表面へ、マイクロスケールの微細穴や微細溝、またナノ周期の表面微細溝構造などを特定のパターンで形成し、それらの特徴的な微細構造によって生じる表面機能の調査に取り組んでいます。
加工変質層のレーザ修復
一般に機械加工では、たとえナノスケールの精度を誇る超精密加工であっても必ず工作物表面に加工変質層が生じ、製品の品質に悪影響を与える可能性があります。そこで閻研究室では、ナノ秒パルスレーザ照射を用いて加工変質層のみを溶融させ、その後無転位のバルク領域を種として液相エピタキシャル結晶成長させるというレーザ修復技術を提案しています。本技術により、加工変質層やクラックが生じた表面において、表面粗さがナノオーダーの単結晶表面を短時間で得ることができます。
ナノマテリアル創生
ナノ粒子やナノファイバー、ナノチューブ、ナノシートなどの材料をレーザや赤外線照射などによって結合させ、構造制御を行うことで全く新しい機能をもつナノ複合材料の創製および評価を行っています。本研究室では、半導体デバイスや太陽電池の生産プロセスで大量に発生する廃シリコン粉末に対しパルスレーザを照射することでナノ粒子を形成し、大容量かつ長寿命の次世代リチウムイオン電池のシリコン負極の開発に成功しています。

電気加工

reasend — Sat, 20 Jul 2024 11:00:39 +0000

放電加工の技術向上により、産業界の発展を支える。
硬質材料の精密加工、表面改質、複雑な3次元形状の微細加工。閻研究室では、放電加工を他の電気機械プロセスと組み合わせることで、鋼鉄、炭化タングステン、炭化ケイ素、多結晶ダイヤモンドなど、広く使用されている工業材料の機能性を向上させる研究を行っています。
放電加工
硬質材料の精密加工、表面改質、複雑な3次元形状の微細加工。閻研究室では、放電加工を他の電気機械プロセスと組み合わせることで、鋼鉄、炭化タングステン、炭化ケイ素、多結晶ダイヤモンドなど、広く使用されている工業材料の機能性を向上させる研究を行っています。
複合材加工
放電加工は、銅や真鍮のような安価で展性のある電極材料を用いて、硬い脆性材料に複雑な形状を加工することが可能であり、費用対効果の高い微細加工プロセスと言えます。ナノオーダーの表面加工は難しく、研磨などの後処理が必要ですが、後追い加工を行うと工具のアライメント誤差の発生が問題となります。
閻研究室では、研削加工や電解加工などの仕上げ加工を放電加工と同じ工具で行うことで、アライメント誤差を防ぐ「一機複合加工」を研究し、高い加工効率の精密加工を実現しました。
放電成膜
機械部品は、高温・高圧力下・長期間の使用により破壊やひび割れといった表面不良が問題となっています。そこで閻研究室では、放電成膜と呼ばれるコーティング技術を研究しています。一般的な放電加工では工具電極材料を消耗させないように加工していきますが、放電成膜は工具電極材料を被加工物表面に堆積させることによって、表面不良の改善を目指しています。また、工具電極側の材料を工夫することで、表面に堆積した膜への耐摩耗性などの新たな機能性付与も目的としています。

研究設備

reasend — Sat, 20 Jul 2024 10:00:38 +0000

最新の設備で、最先端の研究を。
閻研究室では、最先端の研究を行うための加工装置・測定装置が多く存在します。
最新の機械を用いて、最先端の研究を一緒に行いましょう。
加工装置
切削加工機
3軸同時制御超精密加工機
4軸同時制御超精密加工機
5軸同時制御超精密加工機
関連機械
Nanoform X / Fast-Tool-Servo / Kistler
Ultra sonic / Micro probe
レーザー加工機
マイクロ秒パルスレーザ照射装置
ナノ秒パルスレーザ照射装置
ピコ秒パルスレーザ照射装置
フェムト秒パルスレーザ照射装置
放電加工機
3軸制御マイクロ放電加工機
型彫り放電加工機
測定器
白色干渉表面計測装置
レーザ顕微鏡
レーザプローブ超精密形状測定器
超微小押し込み試験機
色収差共焦点非接触プローブ