※NMIRI : Nagoya Municipal Industrial Research Institute【技術紹介】【設備紹介】【研究紹介】【お知らせ】

三次元形状測定のススメ
高分解能質量分析計
デジタル画像相関法と最適化計算を用いた大ひずみ・高ひずみ速度域の材料物性の同定「令和元年度名古屋市工業技術グランプリ」受賞企業決定【技術紹介】
三次元形状測定のススメ
近年、製造現場においては高品質化を図るだけ適しています。大型であったり重量のある物の寸でなく、品質保証の面からも部品の形状を精密に法測定であればＣＮＣ三次元測定機で測定できま測る必要性が高まっています。また、寸法や二次す。また、小型部品の表面形状（片面）を精密に測元的な輪郭を測定する際にも、軸出しや方向をき定したいのであれば、ワンショット３Ｄ測定機を用いちんと定めるために全体の三次元形状が必要となることができます（図１）。

る場合があります。例えば、金太郎飴のような一定の断面形状が続くケースでは、測定する面を全体ご興味がございましたら、まずはお気軽にお問い合わせください。の形から正しく決めなければなりません。どの部分をどのように測定するかは、実物の形状と測りたい部分によって異なってきます。
当所ではシチュエーションに合わせて様々な三次元形状の測定方法を用意しています。三次元の表面形状を詳細に測定したいのであれば、非接触

図１

測定例（ボルト）

三次元デジタイザを用いて測定することができます。厚みの少ない物や測定範囲を大きく超える大きさの物であってもフォトグラメトリシステムを併用することにより測定可能です。一方、対象物の内部(生産システム研究室 松下 聖一）を含めて形状を取得したい場合はＸ線ＣＴ装置がTEL（052）654-9851

【設備紹介】高分解能質量分析計 （(公財)JKA 2019 年度公設試験研究所等における機械設備拡充補助事業）(公財)JKAの2019年度公設試験研究所等におけ機器の主な仕様を表 1 に示します。分析部の前る機械設備拡充補助事業により、高分解能質量分段に熱分解ガスクロマトグラフ装置を配すること

析計(図1)を新規に導入しました。

で、熱せられた試料から発生するガスまたは熱分本機器は、試料成分の精密な分子量を測定する

解により発生したガスを段階的に分析部に導入でことができる装置です。精密な分子量を測定するこきます。試料が対応する溶媒に可溶であれば、直とで、試料成分の化学組成をより精度よく推定する接導入による測定も可能です。

ことができます。

本機器を用いることで、例えば樹脂などの有機材料における添加剤や主成分の分析を少量かつ短時間で行え、詳細な化学組成解析が期待できます。本機器の用途例と測定例を以下に示します。
【用途例】
・(新規)合成した化合物の化学組成解析
・試料中のターゲット成分の定性分析
・微量有機成分、異物の分析
・樹脂材料の組成比較
・トラブル品と良品の比較分析【測定例】
ポリスチレンを分析した事例を紹介します(図 2)。

図１ 高分解能質量分析計

ポリスチレンのパイログラムから、単量体、二量体、三量体と予想されるピークが確認できました。

表１ 主な仕様・機器名：熱分解GC/APGC-Xevo G2-XS QTof各ピークの MS スペクトル解析により、詳細な組成情報の解析が可能です。

・メーカー：日本ウォーターズ㈱①イオン源
マルチモードイオンソース(ESI, ESCi)、APGCソース②質量分析部
MS1: 四重極、MS2: Tofマスアナライザー③質量範囲
四重極: m/z 20-4,000、TOF: m/z 20-100,000④質量分解能40,000FWHM以上(Resolutionモード)⑤ソフトウェアUNIFIソフトウェア(オンラインDB検索、フラグメン
トイオンマッチング)、ProgenesisQI(差異解析、多変量解析)⑥試料分離装置
熱分解炉、ガスクロマトグラフ

図 2 ポリスチレンのパイログラムと解析結果
当所では、本事業で導入した高分解能質量分析計や一般的な四重極型の熱分解ガスクロマトグラ
フ質量分析計を用いた樹脂や添加剤、その他有機物の定性分析を行っています。異物の分析など、各種有機分析に関するお困り事がございましたら、お気軽にお問合せください。
(有機材料研究室 山中 基資）
TEL（052）654-9888

【研究紹介】デジタル画像相関法と最適化計算を用いた大ひずみ・高ひずみ速度域の材料物性の同定
近年、製品の設計製作にシミュレーションを用い実験の模擬解析には LS-DYNA、最適化計算にるCAE (Computer Aided Engineering)の高度化が進は LS-OPT(共に Livermore Software Technology

んでおり、詳細な材料物性が必要とされています。

Corporation 社製)を用いて、実験結果を模擬できる

その一例として、自動車衝突を模擬するような安全応力－ひずみ曲線の補正式を算出しました。

性解析では、破断近くまでの大ひずみ域かつ高速

図 2 に引張速度 500mm/s での高速引張試験結

変形に伴う高ひずみ速度域まで包括した材料の応果（青）と、応力状態を考慮せずに単純に試験力か力－ひずみ曲線を評価する必要があります。

ら応力を計算した応力－ひずみ曲線を用いた再現

高ひずみ速度の材料試験は油圧式高速引張試

解析結果（黄）、最適化により得られた応力－ひず

験機等で可能です。しかしながら、引張試験によりみ曲線を用いた再現解析結果（赤）の試験力とひ試験材料にくびれが発生するほどの大ひずみ域でずみの関係を示します。

は、くびれによる局所的なひずみが発生し、従来用

青で示される高速引張試験結果ではひずみ量いられてきたひずみゲージによるひずみ計測が難が 1.0 付近まで計測できており、DIC によってくびれしいという問題と、くびれによる形状変化によって後の大ひずみ域までひずみ計測ができていること

多軸応力状態となり、CAE解析において必要とされが分かります。また、黄で示される応力状態を考慮る単軸引張状態だけの応力が試験力から単純にしていない再現解析ではひずみが大きくなるにつは計算ができないという問題があります。

れて青で示される実験結果と乖離しており、試験かそれに対して近年、局所的なひずみの計測手法とら単純に応力－ひずみ曲線を計算しただけでは試して画像解析を用いたデジタル画像相関法(Digital験結果と一致しないことが確認できます。それに対Image Correlation、以下DIC)が普及しつつありまして、赤で示される最適化を用いた応力状態を考す。また、実験結果と解析結果が一致するように最慮した再現解析では試験結果とよく一致しており、適化計算することで応力状態の補正式を得ること精度よく試験を再現できる応力―ひずみ曲線が得ができます。本研究では、高速度カメラとDICの組られていることが分かります。

み合わせを用いたひずみ計測と、最適化計算を用いた応力状態の補正式の算出を実施し、大ひずみ域かつ高ひずみ速度域まで包括した材料の応力－ひずみ曲線の取得を試みました。

本研究内容にご関心がある方は、下記までご連絡ください。
(計測技術研究室 谷口 智）
TEL（052）654-9854

DICは、図1に示すように測定対象の試験片に白と黒のランダムパターンを塗布し、そのパターンの変形前後の画像を比較して変形量を解析する手法です。今回、当所で導入している高速引張試験機
HITS-T10(島津製作所製)とDIC解析ソフトウェア
Vic-2D(Correlated Solutions社製)を用いました。

図 2 引張速度 500mm/s での実験結果(Exp）及び
図 1 ランダムパターンを塗布した試験片

再現解析結果(FEM)の試験力とひずみの関係

【お知らせ】■「令和元年度名古屋市工業技術グランプリ」受賞企業が決定しました
名古屋市と公益財団法人名古屋産業振興公社は、当地域の中小企業の技術振興および経営の活性化を促進するため、新技術・新製品等の開発事例について表彰する名古屋市工業技術グランプリを実施しています。審査の結果、令和元年度は次のように受賞が決定し、令和 2 年 2 月 13 日に当所で開催される「ものづくり技術講演会」において表彰式が行われます。
審査結果 （技術開発事例名／開発企業名）(1)名古屋市長賞(１点)(4)公益財団法人名古屋産業振興公社奨励賞（7 点 順不同）

・酵素センサー Comilu for histamine/フジデノロ株式会社(2)名古屋市工業研究所長賞 (2 点 順不同)

・リンク機構を有したインサート成形金型用自動開放システム/朝日精密工業株式会社
・立体地形パネル BumPanel（バンパネル）

・グラフェンの高速・低温・直接成膜技術/有限会社カツミ製作所－太陽電池と蓄電池への応用－/シーズテクノ株式会社
・液面プラズマ分散技術を用いたファンデーション

・マイクロバブルを活用した温浴施設向けユニット
装置/株式会社竹野入工業
・フレームシミュレータ/株式会社セイクン
・車椅子移乗装置『らくらくノリスケ』

用新規複合粉体の開発/日本メナード化粧品株式会社(3)公益財団法人名古屋産業振興公社理事長賞/株式会社ケィテック
・いろとれーる（再生グラファイト多孔質焼結体によ（3 点 順不同）
・プラスチック複合製品及びその製造方法

る吸着材）/株式会社サンケン
・いざという時に役立つ『まき発電機』/萱野工業株式会社/株式会社鶴田工業所

・二酸化塩素ガス発生装置/株式会社トラステック愛知
・竹製流動成形振動板を搭載したスピーカーシス
テム｢Vuillaume hommage（ヴィヨームオマージュ）｣/チヨダ工業株式会社

ものづくり技術講演会「AI が導くロボットの新展開」のお知らせ（１）日時

令和 2 年 2 月 13 日（木）10:45～（受付時間 10:15～）（２）会場

名古屋市工業研究所 管理棟 1 階 ホール ／ 展示場（３）定員200 名※参加費無料

お申し込み方法、その他詳細はこちらをご覧ください。
http://www.nipc.or.jp/kougyou/teikyo/event.html（編集・発行）名古屋市工業研究所〒456-0058

名古屋市熱田区六番三丁目４番４１号

電話： 052-661-3161

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