142 日本機械学会誌 2007. 2 Vol. 110 No. 1059 インクリメンタルフォーミング ― 金型レス・CNC フレキシブル塑性加工の新展開 ― 1. はじめに インクリメンタルフォーミングは, 塑性加工のダイレス化とインテリジェ ント化を目指して 1990 年代に 日本で 提案された新しい成形技術である (1) . インクリメンタルフォーミングは, 広義には空間逐次的に成形を行う塑性 加工の総称である.マイクロ部品から 航空機用大型部品の加工におよぶ広い 適用範囲をもち,フレキシブルダイス のように形状を制御変数とするものか ら,レーザ成形のように局所的なひず み導入を繰り返して形状を得るものま でさまざまな原理が提案されている. 2. 方法と特徴 図1 (a)および(b)は,スタイラ ス状の成形工具を用いる代表的な 2 つ のインクリメンタルフォーミングプロ セスである.成形原理は,CNC 制御 された工具を目的製品形状の等高線に 沿って動かし,その運動軌跡包絡面と して製品形状を得るのが基本である. 前者は材料を工具押込み方向へ逐次的 に張出し,後者は材料を後方へ張出す. 本プロセスの最大の特徴は,従来法 を凌 りょう 駕 が する成形限界である.本法では 素材は実質的に,従来プレス成形法の 数倍の成形限界を示し,ひずみが 100% を超えるデータも報告されている. さらに,前者では複雑な多数回の工 具パスを用いることにより垂直壁やア ンダーカット形状の成形や板厚制御が 可能である. 3. 応用事例 図2(a)は,図 1(b)の原理を商 品化した逐次逆張出し成形機であ る (2) .本技術が最初に応用されたのは, 同図(b)などの自動車車体パネルの 試作や,金型が存在しない古い車種の 補修部品の成形である.国内外の主要 自動車メーカがこの技術に注目してお り,一部は実車にも用いられている. もう一つの重要な応用分野は,歯科 および医療分野である.例えば,歯科 分野においては,軽く生体親和性に優 れたチタンが医療用素材として注目さ れている.その加工は主に精密鋳造に より行われているが,高温活性に関わ る問題を克服できる高価な設備と技工 士の高度な技が必要である.義歯床(総 入れ歯の底部)などの薄板シェル形状 の歯科補 ほ 綴 てい 物の製作に本成形技術を利 用できればチタンを歯科医療にもっと 容易に使用できる.とくに,患部に合 わせて製品形状がすべて異なる歯科医 療補綴分野では本技術は有用であり, 歯科技工の CAD/CAM 化を促進する 期待を担っている.図 3 は,無歯口 こう 蓋 がい 3 次元デジタル形状データを用いて製 作されたチタン床総義歯の一例であ る (3) .その他,この単品生産に適した デジタルプロセスである特徴を生かし て,医療分野への応用も検討され始め ている (4) . 4. おわりに インクリメンタルフォーミングに代 表される優れた日本のフレキシブル塑 性加工技術は海外からも注目されてお り,最近,これらを紹介するレビュー が海外誌に掲載されている (5) .10 年 先行していた日本オリジナルの技術も ついに他国研究者の追撃を受ける状況 に直面し,高精度化と多機能化を目指 す次世代の技術開発を目指して,レー ザプロセス等とのコラボレーション新 技術の研究が始まっている. (原稿受付 2006 年 11 月 13 日) 〔田中繁一 静岡大学〕 ─ 52 ─ ●文 献 (1)“21 世紀のインクリメンタルフォーミング 小特集”,塑性と加工,42-489 (2001) , 983-1055. ( 2 )http://www.amino.co.jp/ ( 3 )Tanaka, S., Nakamura, T., Hayakawa, K., Nakamura, H., Motomura, K., Incremental Sheet Metal Forming Process for Pure Titanium Denture Plate, Advanced Technology of Plasticity , (2005) , 340-341, EDIZIONI PROGETTO PADOVA. ( 4)Ambrogio, G., ほか, Application of Incremental Forming Process for High Customised Medical Product Manufacturing, J. Materials Processing Technology , 162 (2005) , 156-162. ( 5 )Allwood, J.M., Utsunomiya, H., A Survey of Flexible Forming Processes in Japan, Int. J. Machine tools and manufacturing , 46(2006) ,1939-1960. (a) 逐次(前方)張出し成形 (b) 逐次逆(後方)張出し成形 図 1 インクリメンタル成形 図 3 インクリメンタル成形チタン床を用い た総義歯 (3) (a)ダレイレス NC フォーミング機 図 2 商用インクリメンタル成形機と車体パ ネル成形例 (2) (b)成形例