知の拠点あいち重点研究プロジェクトⅣ期公開セミナーProject Core Industry 2024.3.6

積層造形技術の深化によるモノづくり分野での価値創造とイノベーション創出
プロジェクト名:

プロジェクト Core Industry

研究開発分野:高効率加工・3Dプリンティング

研究リーダー :事業化リーダー:名古屋大学 教授 小橋 眞
ティーケーエンジニアリング(株)代表取締役社⾧ 下村 豊

参画機関

:

旭ゴム化工株式会社

旭精機工業株式会社

トヨタ自動車株式会社

株式会社名古屋多田精機

日比野工業株式会社

株式会社前田技研

株式会社フジミインコーポレーテッド
あいち産業科学技術総合センター

早稲田大学

1

1.研究テーマの概要① 目的:高性能マザーツール,新材料開発による産業競争力強化
３つのチャレンジ①新しい価値創造、②Ⅱ,Ⅲ期Pr.の上市、③新材料開発①新たな価値創造②Ⅱ期Ⅲ期の成果高度化・上市

ティーケーエンジニアリング(株)
銅合金積層造形技術③新材料での造形チャレンジ

日比野工業（株）、旭精機工業(株)(株)フジミインコーポレーテッド(株)前田技研

トヨタ自動車(株)銅合金製誘導加熱コイル
非Be系銅合金金型

金型の⾧寿命化超硬合金の品質改善

金属-無機複合材料
磁性材料

銅合金積層
造形の材料科学追求
最適形状設計学理

材質の改良
防錆技術

(株)名古屋多田精機
旭ゴム化工(株)高周波加熱コイ
ルのCAE設計,試作,評価(TKE, 旭ゴム化工)

非Be系銅合金を用いた高熱伝導金型開発
ハイサイクル
金型試作(TKE),実証試験(名古屋多田精機

旭精機工業(株)機械学習による造形条件探索
強化粒子

ｱﾙﾐﾀﾞｲｶｽﾄ金型の実用化課題解決(日比野工業,前田技研)

一層の高硬度化、実証継続

新材料の造形と特性評価(トヨタ)

セラミックス粒子強化Al複合材料（名古屋大学）

造形条件による組織制御
結晶

超硬ﾌﾟﾚｽ金型の改善(FUJIMI)と実証試験(旭精機工業)

結晶

新材料の組織制御と特性評価(旭精機工業)
造形技術（ACIST）
基礎学理（名大、早大）

2

1.研究テーマの概要②

新しい価値創造

ティーケーエンジニアリング(株)スタートアップ企業

高周波焼入用誘導加熱コイル

R5年度実施概要・積層造形コイルによる連続焼入試験（寿命検証）
・物性と微視組織の関連付け
・シミュレーションによる形状最適化

高周波焼入用誘導加熱コイル

R5年度目標・連続焼入10万回以上、そのコイルの品質調査
・CAEによる変形予測精度向上
・最適化計算によるコイル形状の同定

１つで何万個ものワークの焼入を行う
マザーツール3

1.研究テーマの概要③
新しい価値創造

高周波焼付用誘導加熱コイルの開発
旭ゴム化工（株）
・温度分布の計測
R5年度
実施概要 ・シミュレーションによる設計検討
・積層コイルの造形、焼付品質の検討
R5年度目標:コイルの改良（温度精度の向上）、連続焼付試験の実施

積層造形金型（Ⅱ期、Ⅲ期の成果の高度化）

プラスチック射出成形用銅合金金型の開発（非Be系銅合金金型）（株）名古屋多田精機
R5年度
・銅合金製金型の試作と成形検証実施概要 ・銅合金製金型の材料特性検証
R5年度目標:銅合金実証金型の作製（製品形状の決定）、銅合金材料特性把握（熱伝導率、硬さ）

内部冷却アルミダイカスト金型の実用化

超硬合金造形技術の深化と深絞りプレス金型の実用化

日比野工業（株）、前田技研（株）（株）フジミインコーポレーテッド、旭精機工業（株）

R5年度
実施概要

・水管内壁の研磨条件の検討
・水管内壁のめっき検討、熱伝導特性の把握

R5年度目標:水管内壁の研磨による表面粗さ低減、必要めっき厚さの明確化、熱伝達評価完了

R5年度
・超硬合金材料組成、造形条件の最適化
実施概要 ・成形試験による金型信頼性、成形品品質の評価
R5年度目標:硬度向上、 造形誤差低減、
深絞りプレス100万ショット、インライン計測

高付加価値部材（新材料へのチャレンジ）純鉄の積層造形および組織制御

金属-無機複合材料の積層造形および物性把握

旭精機工業（株）

トヨタ自動車（株）

R5年度
・純鉄粉末による積層造形パラメータの探索
実施概要 ・造形物の物性把握
R5年度目標:機械学習による造形条件の最適化、最適条件での造形・検証

R5年度
実施概要

・積層造形による金属-無機複合体の作製（アルミ母材、鉄母材）

R5年度目標:一定の複合比率での造形条件探索、ヤング率向上4

1.研究テーマの概要④ 知の拠点あいち、大学の取組

積層造形の信頼性向上に資する科学と工学、造形技術とノウハウの構築

機械学習による積層造形高度化＿

ﾄﾎﾟﾛｼﾞｰ設計による最適形状

52．ロードマップ
研究項目
高周波焼入コイル
ティーケーエンジニアリ
ング

2022年度
89101112123456789焼入試験

連続焼入試験

熱処理による物性変化の把握

微視組織と物性関連付け、CAEによる変形予測

た 高周波焼付コイル

積層コイル設計

積層コイルの造形・焼付品質の検討

価

3D CAD設計

温度分布の計測な 旭ゴム化工
値

造 プラスチック射出成形金型
名古屋多田精機

銅合金金型の設計

銅合金金型の試作

銅合金金型特性の把握

Ⅱ アルミダイカスト
期 成形金型

日比野工業
前田技研

果 深絞りプレス成形の高度化金型
旭精機工業
フジミインコーポレーテッド

新 磁気応用製品
材料

1212

旭精機工業

での 高強度軽量部材造 トヨタ自動車

実証金型の設計・作製

積層造形金型の信頼性向上
水管内壁の研磨方法の検討

水管内壁の研磨条件の検討

水管内壁のめっき検討

水管内壁のめっき条件検討・熱伝導特性の把握

深絞りプレス金型の耐久性の評価と改良
超硬合金材料組成、造形条件の最適化成形試験による金型信頼性・成形品品質の評価
材料粉末の選定

純鉄粉末による積層造形と造形物の物性把握
造形パラメータの探索（アルミ母材）造形パラメータの探索（TP)、部品への適用検討（鉄系母材）造形パラメータの探索（TP)形人 PBLによるAI人材材 育成

試作金型の検証

銅合金金型の材料特性検証

3D CAD設計

成

11

シミュレーションによる設計検討

創期

10

シミュレーションによる形状最適化

新Ⅲ

進捗状況

2023年度

参画企業からの課題抽出

各課題への最適AI手法の提案★セミナー開催

各課題でのAI適用検討

3連続焼入目標10万100万回達成◎〇 特殊形状製品の焼入◎ が可能に◎ 良好な樹脂焼付品質〇◎ 加熱温度ムラ抑制◎ 成形試験結果良好〇〇◎ めっき効果の鋳造実証試験〇〇
100万ショット以上〇 の耐久性確認〇〇〇 造形・磁気特性評価〇〇 複合体造形・ヤング率向上○
セミナーによる◎ 成果普及3. 研究開発の実施状況（１）

TKE：ティーケーエンジニアリング
ACIST：あいち産業科学技術総合センター

１．新たな価値創造（スタートアップ活用テーマ:銅合金積層造形）

a. 高周波焼入用コイル:❶ 連続焼入試験、❷物性と微視組織の関連付け 、CAE変形予測❸シミュレーションによる形状最適化
b. 高周波焼付用コイル:❶ 積層コイルの造形、❷ 温度分布の計測、❸シミュレーションによる設計検討
c. プラスチック成形金型:❶銅合金製金型の試作・検証、実証金型の作製、❷銅合金製金型の材料特性検証❶ 連続焼入100万回達成, 達成コイルの調査実施中, ❷ 積層銅合金の物性取得、微視組織との関連付けを実施中, CAEによる造形時の変形予測実施, ❸ 特殊形状部品で熱a.高周波焼入用コイル処理仕様を満足できるコイルを開発（図１）役割：❶TKE, ❷TKE, 名大, ACIST, ❸TKE, 早稲田大
❶ 改良設計による積層コイル造形完了, ❷被加熱製品内の温度分布を把握完了, コb.高周波焼付用コイル
イル間の温度ばらつき低減, ❸シミュレーションによる温度ムラが小さいコイル設計(±33℃)（図２） 役割：❶TKE, ❷旭ゴム化工❸TKE, 旭ゴム化工❶銅合金製金型の試作、成形検証を実施（図３）, 実証金型の作製完了, ❷熱伝導率
c. プラスチック射出成形
目標値を達成、硬度向上を実施中
金型
役割：❶TKE, 名古屋多田精機, ❷TKE, 名古屋多田精機, 名大, ACIST
銅合金の積層造形（コイル、金型）および電熱シミュレーションはTKE（株）（スタートアップ）で実施
従来コイル

開発コイル

従来コイル

開発コイル

試作した銅合金製金型

4ターン
成形品
コア使用

コア未使用
樹脂焼付部

劣化要因となるコアを使用しないコイルの開発に成功
図１

開発した特殊形状部品用コイル（高周波焼入コイル）

製品形状

加熱時温度差（温度ムラ）
Δt=57℃

図２

内部水管Δt=33℃

コイル形状の検討（高周波焼付コイル）

図３

銅合金製金型の試作

7

3. 研究開発の実施状況（２）２．積層造形金型（Ⅱ期、Ⅲ期の成果の高度化）

a. アルミダイカスト金型: ❶水管内壁の研磨条件の検討、❷水管内壁のめっき条件検討・熱伝導特性の把握
b. 深絞りプレス成形金型:❶成形試験による金型信頼性、成形品品質の評価, ❷超硬合金材料組成、造形条件の最適化

アルミダ ❶ 研磨による水管内壁の表面粗さRz 20µm以下を達成（図４）, ❷金型水管内壁にめっき処理
イカスト を実施し、効果を確認（必要厚さの明確化）（図５）, 熱伝達特性の評価を実施
金型
役割：❶日比野工業, ACIST ❷日比野工業, 前田技研, ACIST❶ 実プロセスでの成形実験で100万ショット以上の成形を達成（図６）。成形品も良品判定,
インライン計測の実証試験用パンチ金型を作製中
b. 深絞り❷ 超硬合金材料組成、造形条件の再検討による性能向上（硬度 HRA88以上、造形誤差0.2mm以プレス金型下達成）
役割：❶旭精機工業, ❷フジミインコーポレーテッド, 旭精機工業, 名大a.

研磨10min

研磨30min

研磨120minRz 190µm Rz 138µm Rz 19µm

Rz 13µm

研磨なし

図４

研磨時間による金型水管内壁の粗さ変化

水管断面

図５

図６

造形誤差の低減により、複雑かつ複数の穴形状を有する積層造形品の作製にトライ中凹凸表面にも隙間なくめっき付着

金型水管内壁（未研磨）へのめっき処理

積層超硬合金パンチによる耐久性の評価経過

図７

積層超硬合金パンチの造形誤差の低減

83. 研究開発の実施状況（３）３．用途の拡大に向けた新規積層造形材料の開発

a. 磁気応用製品:❶純鉄粉末による積層造形パラメータの探索, ❷造形物の物性把握
b. 高強度軽量部材:積層造形による金属-無機複合体のパラメータ探索 ❶アルミ母材, ❷鉄母材

❶ 機械学習による造形条件の最適化（図８）、最適条件での造形実施（図９）
磁気応用❷ 純鉄造形物の造形条件ごとの相対密度、保磁力の把握
製品
役割：❶旭精機工業, 名大, ACIST, ❷旭精機工業, ACIST❶アルミ＋無機複合材の高充填率条件での機械特性評価実施、ヤング率向上を確認。（図10）b. 高強度❷鉄＋無機複合材で造形実験開始。機械学習を用いて最適条件探索中。(図11)
軽量部材
役割：❶トヨタ自動車, 名大, ACIST, ❷トヨタ自動車, 名大, ACISTa.

強度に悪影響を及ぼす
粗大欠陥なし図８

機械学習による造形パラメータの探索

図10

アルミ＋無機複合材造形物の作製

拡大

微細粒を維持した複合体造形に成功
図９

純鉄粉末によるリング形状造形物の作製と磁気特性評価

図11

鉄＋無機複合材造形物の作製、機械学習による最適条件の探索

94．研究実績
特許 ０件
発表 投稿論文:英文（5件）、和文（１件）
学会発表:国内（5件）、国際（10件）
情報発信
セミナー等での講演
展示会 3回

解説記事:和文（１件）
招待講演:国内 (０件)

11回

セミナー等の開催 ２回「3Dプリンタの特徴を活かしたCAE技術」（2023/1/13）「金属3D積層造形とデータサイエンス」 （2023/12/22）
研究会の開催 5回「積層造形による素形材イノベーション研究会」（公財）科学技術交流財団（R3～R4）「積層造形と融合技術による価値創造研究会」（公財）科学技術交流財団（R5～R6）会議の開催件数
研究開発推進会議
幹事会、ワーキンググループ等
PBL活動

5回
58回
7回
105. 事業化の見通し（１）愛知県の産業構造に適合する積層造形技術活用

金型、金属熱処理製造品出荷額は愛知県が全国トップ
金属用金型
愛知県
静岡県
神奈川県

製造品出荷額(2019)愛知県
1560億円

非金属用金型
愛知県
大阪府
静岡県

722億円

金属熱処理
愛知県
大阪府
兵庫県

651億円
経産省 2020年工業統計調査を基に作成

CO2排出量（kg-CO2/kg-work）

・金型生産、金属熱処理出荷額は愛知県が全国トップクラスである。これまでより高機能なマザーツール（金型、誘導加熱コイル）の開発・普及および新材料開発を行うことにより、生産性向上や製品の多機能化、環境対応等、県産業の競争力向上に直結する。

加熱工程の省力化でカーボンニュートラル

参考）ネツレンの現状と将来展望（個人投資家向けＩＲセミナー 2018）

新モノづくりの上流工程

素材
製品

部品

価値：良い製品を速くつくる、耐久性能が高い、新しい機能、カーボンニュートラル
11

5. 事業化の見通し（２）積層造形部材の事業化により、製品開発、製造工程への効果に加え、営業機会の拡大等にも大きく寄与
・高周波加熱コイルの製造期間短縮・高信頼性化による製造工程の低コスト化
・金型の高信頼性化・ハイサイクル化等による製造工程の低コスト化
・コイル、金型の最適設計による熱処理、成形の品質向上および製品（熱処理品、成形品）の数量・品目拡大
・迅速な試作による営業機会の拡大、機械学習による新たな積層造形部材の開発
・スタートアップ企業を含む積層造形関連コミュニティの形成による、迅速な課題解決と新事業への発展

売上高及び経済効果（見込み）
令和８年３月時点

高周波焼入用コイル・焼入品

プラスチック射出成形金型・成形品

アルミダイカスト金型・成型品

深絞り成形金型・成形品

磁気応用製品

高強度軽量部材

令和１２年３月時点

加熱コイルの⾧寿命化・最適設計・納期短縮 加熱コイル及びコイル以外の銅製品の受託

加熱コイル及びコイル以外の銅製品の受託で売上げ拡大造形で売上げ拡大

造形で売上げ拡大

年間売上高

年間売上高

年間売上高
高周波焼付用コイル・焼付品

令和１０年３月時点

1億円

1億3千万円

1億6千万円

積層造形によるコイルの試作利用による納期 積層造形によるコイルの量産利用による納積層造形によるコイルの量産利用による納短縮と原価低減

期短縮と原価低減

期短縮と原価低減

年間売上

年間売上

年間売上50万円

200万円

400万円

高熱交換金型によるハイサイクル化に伴う使 高熱交換金型によるハイサイクル化に伴う高熱交換金型によるハイサイクル化に伴う用エネルギーの低減(省エネルギー化成形)

使用エネルギーの低減(省エネルギー化成

使用エネルギーの低減(省エネルギー化成

年間売上 200万円

形) 年間売上 600万円

形) 年間売上 1000万円金型の⾧寿命化(1.5倍、10万→15万ショッ

金型の⾧寿命化(1.5倍、15万ショット)に金型の⾧寿命化(2倍、20万ショット)によト)によるコスト削減 1型 経済効果 160万/年 よるコスト削減 3型 経済効果 500万/年

るコスト削減

年間売上高+3% 総額55.6億円

年間売上高+10% 総額59.4億円

年間売上高+5% 総額56.7億円

5型 経済効果 850万/年

積層造形による金型の量産利用による納期・ 積層造形による金型の量産利用による納積層造形による金型の量産利用による納コスト削減 経済効果 100万/年

期・コスト削減 経済効果 400万/年

期・コスト削減 経済効果 200万/年

インライン計測システムの販売による機器販 インライン計測システムの販売による機器インライン計測システムの販売による機器売の年間売上高 1.5億円

販売の年間売上高 3億円

販売の年間売上高 5億円

実製品造形

展示会出展、適用製品の拡大検討

サンプル出荷アルミ高剛性材の部品試作への織り込み

アルミ高剛性部品の市場投入，治具適用
鉄系高剛性材の金型への適用検討

100個程度／年

アルミ高剛性材製治具の量産利用
鉄系高剛性材の金型（ポンチ類）量産利用

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6. 県産業への貢献度、人材育成等（１）
新産業創出、産業競争力強化、AI人材育成、ゼロカーボン技術で貢献します
本プロジェクト終了時に想定する貢献

5～10年後に想定する貢献

Ⅱ期、Ⅲ期の成果の高度化に加え、スタートアップ
企業との連携による地域産業の共通課題の解決

素形材産業を始めとする県内産業にSDGs, ゼロカーボンなど新しい価値と新しい市場をもたらす↑Ⅱ･Ⅲ期成果活用新テーマ② 積層造形プロセスの特徴を利用した新材料創製（複合材料、磁性材料）Ⅱ･Ⅲ期基礎研究継続③ 実証実験による量産化技術確立（ダイカスト材、射出成形材）Ⅲ期実証試験成果活用④ 次世代高度ものづくり人材の輩出（CAE, AIの問
題解決型学習）とアウトリーチ活動による成果普及Ⅲ期取り組みの拡張とリニューアル-- 目 標 --------------------------------------- 銅合金積層造形を応用したゼロカーボン加熱技術
 プレス金型･ダイカスト金型の量産化
 複合材料・磁性材料の積層造形技術開発
 実践的取組(PBL)によるAI人材の輩出-------------------------------------------------〇新産業の創出（イノベーション）〇AI人材育成

市場規模① 積層造形技術・材料開発・解析技術の高度化による誘導加熱の実現（ゼロカーボン加熱技術）

StageⅡ
市場成⾧

現在Stage
Ⅲ
新市場開拓
飛躍的成⾧

価値創造
技術革新

Stage
Ⅰ

生産性

① 成熟している構造へのデジタル導入によるイノベーション創出② 価値創造による新市場開拓と産業の活性化③ 人材育成アウトリーチ活動による実践型AI人材の増加と活躍-- 豊 富 --------------------------------------- (技術×人材)で新しい社会ニーズに対応するイノベーションを創出する基盤の創出
 AI人材の社内育成システムを構築-------------------------------------------------〇既存製品の価値･生産性向上（飛躍的成⾧）13…を目指します！

６. 県産業への貢献度、人材育成等（２）
地域産業におけるイノベーション創出に向けた即効的な取組を実施
・Pr.で得た新たな知識を元に、企業変革にチャレンジする人材の育成
・積層造形技術、AI等の活用を可能とするリカレント教育プログラムの実施
積層造形プロセスを基盤としてIoT、AI、MIを横断的に駆使できる新たな人材の育成
・OJTによる企業人材の育成
OJT: On-the-Job Training
IoT: Internet of Things
参画企業での電磁気シミュレーション、AI活用等の実践

AI : Artificial Intelligence
MI : Materials Informatics

地域産学行政の連携を通じた産業人材の育成
・「積層造形による素形材イノベーション研究会」（公財）科学技術交流財団（R3~R4年度）「積層造形と融合技術による価値創造研究会」 （公財）科学技術交流財団（R5~R6年度）
共通課題に関する情報交換、国内外の最新動向の紹介等
・「 企業のAI実装を拓くPBL」
Pr.参画企業若手メンバー・大学院生による問題解決型AI人材養成を実施中

・ 公開型のAI普及セミナーを開催「 金属3D積層造形とデータサイエンス」(2023.12.22)
・ Pr.参画大学・企業間でのインターンシップ

PBL:Project-Based Learning（問題解決型学習）
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