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最終更新日:2024年4月22日

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マテリアルズプロセシング

大学院機械系専攻 設計生産系の基本講義(材料系の関連講義)に該当する。設計生産分野における材料プロセシングについて、基本的な事柄に絞り講義することで、受講生の知識知見を醸成することを目指す。
 高度な生産加工を実現するためには、成形加工中に材料がなす複雑な挙動を考慮することが必須である。ここでは、結晶構造を持つ金属材料の成形加工、硬脆材料および非晶質材料の成形加工、レーザ加工、医療デバイス関連の加工について取り上げ、設計生産・加工技術になす材料技術の関わりについて、講義する。
 This lecture composes the basis in design and manufacturing course in mechanical engineering department. It offers the opportunity in extending knowledge in design and manufacturing by introducing the basis of processing of metallic and non-metallic materials.
Advanced manufacturing process necessitates the detailed understanding of complicated behavior of materials during processing. The role of materials processing in design and manufacturing is presented, taking forming of metallic materials, forming and laser processing of brittle materials and glass, and manufacturing of medical devices as representative examples.
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時間割/共通科目コード
コース名
教員
学期
時限
3724-106
GEN-ME6807L1
マテリアルズプロセシング
柳本 潤
A1 A2
水曜3限
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講義使用言語
日本語
単位
2
実務経験のある教員による授業科目
NO
他学部履修
開講所属
工学系研究科
授業計画
I 結晶構造を持つ材料(金属系材料)の加工と材料組織 1) 金属材料と変形加工、変形加工と組織制御加工技術 2) 転位論による加工の解釈 金属材料内部のミクロ構造、転位とは何か、G.I.Taylorの加工硬化理論と転位密度、バーガースベクトルと3次元転位、刃状転位・らせん転位・混合転位、結晶内部の原子配列とミラー指数、すべり面と最密充填、節で結合した転位、fcc結晶内での完全転位の反応、転位の増殖と堆積、拡散と熱的活性化・原子空孔 3) 内部組織制御論 加工硬化・動的回復・動的再結晶が共存する場合の転位密度の変化、静的再結晶、変態 4) 変形加工の分類 5) 金属材料の塑性力学的挙動 6) 各種変形加工の紹介 鍛造加工,押出し/引抜き加工,板材成形(絞り加工,曲げ加工,せん断加工),チューブフォーミング,金型・トライボロジー II 非晶質材料-ガラス・プラスチック・セラミックスの成形技術 1) 樹脂の成形技術 樹脂の種類と特徴、各種成形法、射出成形の基礎、成形機の構造、成形不良の現象と対策、制御パラメータと品質、FRP素材の成形法 2) ガラスの成形技術 ガラスの種類と特徴、ガラスの製造法、各種成形法、ガラスの強化法、その他の加工法 3) セラミックスの成形技術 セラミックスの種類と特徴、セラミックスの製造工程、焼結のメカニズム、ファインセラミックスの先端技術 III 金属材料・硬脆材料へのレーザ加工 1) レーザ光と物質の相互作用 レーザの特徴と発振原理、レーザ加工の基礎、物質の屈折率と吸収係数、ローレンツモデル、複素屈折率と比誘電率 2) 超短パルスレーザ加工の原理 超短パルスレーザの特徴と発振原理、多光子吸収による精密加工 ---------------------------------------------- Part 1: Forming of metallic materials I-1 Forming and microstructure of metallic materials with crystal structure 1) Microstructure controlled forming of metallic materials 2) Representation of forming by the theory of dislocations Microstrucure of metals Dislocations Work-hardening theory Interaction of dislocations during plastic deformation Propagation and pile-up Thermal activation and vacancy 3) Introduction to microstructure control Change in dislocation density by recovery and recrystallization Transformation 4) Classification of forming 5) Mechanical behavior of metallic materials 6) Introduction of forming Forging, Extrusion/Drawing, Sheet metal forming, Tube forming, Dies, Tribology Part 2: Forming of non-crystal materials as polymers, glasses and ceramics 1) Forming of polymers Types and characteristics of polymers, various method of forming, basic of injection molding, structure of molding machine, molding failure and countermeasures, control parameter and quality of products, forming of FRP materials. 2) Forming of glasses Types and characteristics of glasses, production method of glass materials, various method of forming, manufacturing method of reinforced glasses, machining of glasses. 3) Forming of ceramics Types and characteristics of ceramics, production process of ceramics, mechanism of sintering, advanced technologies of fine ceramics. Part 3: Laser processing of metallic and non-metallic materials 1) Light-matter interaction Characteristics and oscillation principle of lasers, fundamental of laser processing, refractive index and absorption coefficient, Lorentz model, complex refractive index and relative permittivity 2) Principle of ultrashort-pulse laser processing Characteristics and oscillation principle of ultrashort-pulse lasers, precision processing based on multi-photon absorption
成績評価方法
レポート、出席状況を勘案し総合的に評価する Comprehensive evaluation based on reports and attendance.
履修上の注意
基礎を固める(工学部共通)