MMC Magazine

Il Thin Films and Coatings Department del Central Research Institute della Mitsubishi Materials Corporation conduce ricerche e sviluppa materiali e rivestimenti per ottenere un netto miglioramento delle prestazioni degli utensili da taglio. In questo numero, parliamo di questo sito all'avanguardia e della sua attività di ricerca e sviluppo. 

Pionieri nella ricerca e sviluppo con tecnologie di analisi e valutazione all'avanguardia

Il Mining Research Institute della Mitsubishi Materials Corporation è stato fondato a Shinagawa nel 1917 come primo istituto di ricerca privato in Giappone. In seguito al trasferimento presso la città di Omiya (oggi Saitama) nella prefettura di Saitama, ha intrapreso un nuovo percorso di ricerca come Central Research Institute. Nel 2007 è stato ampliato con una sede a Naka, nella prefettura di Ibaraki, con tre filiali a Omiya, Onahama e Kitamoto. Quest'anno l'Istituto celebra il suo centesimo anniversario. Il Thin Films and Coatings Department ha il più alto numero di ricercatori dell'Istituto. Il reparto si occupa di controllare la composizione, la trama e l'interfaccia di materiali duri sinterizzati e di rivestimenti funzionali a livello micro, per sviluppare nuovi materiali con funzioni completamente innovative. Il direttore del reparto, Takatoshi Oshika, ci ha illustrato i punti di forza dell'Istituto. "Abbiamo implementato le attrezzature e i dispositivi più avanzati che solo pochi altri istituti in Giappone hanno, e abbiamo coinvolto numerosi ricercatori illustri, con competenze altamente avanzate. L'Istituto ha altri nove reparti che lavorano su un'ampia gamma di tematiche di ricerca, tra cui l'analisi dei materiali e i materiali elettronici. Questi reparti, collaborando l'uno con l'altro, sono in grado di applicare rapidamente diverse tecnologie, cosa che reputo uno dei principali punti di forza di Mitsubishi Materials. Di fatti, abbiamo realizzato un nuovo prodotto dopo l'altro, integrando tecnologie sviluppate all'interno di diversi progetti. Uno di questi è il sensore con termistore flessibile più sottile al mondo".

Il Thin Films and Coatings Department ha sviluppato tecnologie elementari che vengono applicate nella realizzazione di prodotti innovativi come i gradi UC5105/ UC5115. Il rivestimento in CVD realizzato per i gradi UC ha notevolmente migliorato la durata del servizio e aumentato la resistenza all'usura applicando la tecnologia Al2O3. "Attualmente effettuiamo ricerche sulla tecnologia degli elementi per le punte PCD utilizzate nella lavorazione del CFRP, per le quali la progettazione del materiale di base è già stata completata. Stiamo anche studiando materiali di rivestimento diamantato CVD per la lavorazione del CFRP, con la speranza di applicare questa tecnologia ai nuovi prodotti nel prossimo futuro". "Lavoriamo inoltre allo sviluppo tecnologico innovativo. Quando scopriamo, ad esempio, che la forza di un materiale di rivestimento raddoppia se le particelle di materiale sono più piccole, dobbiamo riprogettare il dispositivo che realizza le particelle. Grazie ai nostri sforzi realizziamo dispositivi unici al mondo. Queste metodologie di sviluppo e l'uso di apparecchiature a elevato valore aggiunto ci consentono di creare materiali innovativi. È come una palla magica in un fumetto sul baseball. Invece di migliorare il lancio, ci impegniamo a produrre la palla magica che nessuno può colpire. Lo sviluppo di prodotti innovativi è la nostra missione".

Sviluppo di rivestimenti diamantati CVD per la lavorazione del CFRP

Kazutaka Fujiwara è entrato in Mitsubishi Materials 20 anni fa, ed è assegnato al Central Research Institute da dieci anni. Negli ultimi cinque anni si è occupato della ricerca e dello sviluppo di materiali di rivestimento diamantato CVD per gli utensili da taglio. Fujiwara ha affermato: "Rispetto ai reparti di sviluppo degli impianti produttivi, l'Istituto è più lontano dai clienti. Quindi tengo sempre a mente il bisogno di mantenere una stretta relazione lavorativa con i team di sviluppo degli impianti produttivi, perché sono loro ad avere contatti frequenti con i clienti e a comprenderne meglio le esigenze. Comprendendo le esigenze dei clienti, provo a identificare i principi fondamentali che conducono a nuove ipotesi. I risultati conducono al netto miglioramento delle prestazioni del prodotto. Mi fa piacere quando sento che i prodotti realizzati con le nuove tecnologie da noi sviluppate sono apprezzati dal mercato". Fujiwara è attualmente impegnato nella ricerca e nello sviluppo dei materiali di rivestimento diamantato CVD per gli utensili da taglio per il CFRP utilizzato nelle cellule degli aeromobili. "Mitsubishi Materials ha già realizzato punte e frese integrali rivestiti con i materiali da noi sviluppati ma per noi questo non è un punto d'arrivo: lavoriamo continuamente per migliorarne le prestazioni e creare nuovi materiali".

Impegno nello sviluppo di tecnologie uniche da applicare alla realizzazione di nuovi prodotti

Oltre al CFRP semplice, nella produzione delle parti degli aeromobili vengono utilizzati anche materiali compositi come CFRP e alluminio o CFRP e titanio. La lavorazione di materiali diversi con un singolo utensile richiede un significativo aumento delle prestazioni. La qualità dei materiali del rivestimento diamantato CVD richiesti per la lavorazione dei compositi deve essere necessariamente elevata. Fujiwara ha dichiarato: "Per la lavorazione del solo CFRP, più alto è il contenuto di diamante nel materiale di rivestimento, più duro sarà il materiale e migliore sarà la sua prestazione. D'altro canto, se aumentiamo il contenuto di diamante quando i materiali da lavorare sono metalli come l'alluminio e il titanio, i materiali di rivestimento tenderanno a reagire ai materiali da lavorare, con possibili problemi di adesione, bassa precisione della lavorazione e minore durata della vita dell'utensile. Nello sviluppo dei materiali di rivestimento diamantato CVD ci occupiamo di risolvere tutti questi problemi contrastanti per raggiungere prestazioni superiori su una grande varietà di materiali da lavorare con un singolo materiale di rivestimento, che possa significativamente prolungare la vita utile dell'utensile". Fujiwara sta lavorando allo sviluppo di materiali di rivestimento diamantato CVD che triplichino la vita dell'utensile rispetto ai materiali esistenti. Con l'obiettivo di lanciare i prodotti nel 2018, tutto il team sta lavorando duramente sulla ricerca e lo sviluppo. "La missione del Central Research Institute è dar vita alle tecnologie più avanzate. Siamo entusiasti di produrre il tipo di tecnologie di cui solo Mitsubishi Materials è capace, per rendere i nostri clienti soddisfatti degli utensili che utilizzano tali tecnologie".