工業的金属加工プロセスの超高速レントゲン診断法が実現~SPring-8が新開発した透過力の高い明るいX線を用いることで、世界ではじめて金属の切削・放電加工現象の観察に成功~

2026-02-20 東京大学,理化学研究所,高輝度光科学研究センター

東京大学先端科学技術研究センター、理化学研究所、高輝度光科学研究センターの研究グループは、大型放射光施設SPring-8が新開発した高透過・高輝度の100keV X線を用い、金属加工プロセスを5000分の1秒で撮像する超高速レントゲン診断法を確立した。これにより、切削加工や放電加工中に金属内部で材料が除去される様子や工具振動、切りくず生成過程を世界で初めて直接観察することに成功した。従来は冷却液や金属内部で進行するため可視化が困難で、理論化やシミュレーション活用が進んでいなかった。本手法は加工不良の原因解明や工具設計の高度化に寄与し、自動車、航空、船舶など広範な製造業への波及が期待される。将来のSPring-8-IIではさらなる高分解能化が見込まれる。

工業的金属加工プロセスの超高速レントゲン診断法が実現~SPring-8が新開発した透過力の高い明るいX線を用いることで、世界ではじめて金属の切削・放電加工現象の観察に成功~

工業的金属加工プロセスの超高速レントゲン診断

<関連情報>

高強度100 keV X線を用いた薄い金属および流体の切断および放電加工(EDM)の高速画像化
High-speed imaging of cutting and electrical discharge machining (EDM) in thin metals and fluids using high-intensity 100 keV x rays

Hidekazu Mimura;Gota Yamaguchi;Hiroto Motoyama;Satoru Egawa;Jianli Guo;Yujiro Hayashi;Hirokatsu Yumoto;Takahisa Koyama;Hiroshi Yamazaki;Yasunori Senba;Shunji Goto;Ichiro Inoue;Kenji Tamasaku;Taito Osaka;Jumpei Yamada;Haruhiko Ohashi;Makina Yabashi
Review of Scientific Instruments  Published:February 20 2026
DOI:https://doi.org/10.1063/5.0279761

Conventional machining methods, such as cutting and electrical discharge machining (EDM), have significantly contributed to the manufacturing industry for a long time. Despite their extensive development history, the underlying machining mechanisms remain unclear because direct observation of actual cutting and EDM processes inside metals and fluids has been impossible. In this study, we employed an intense, high-energy x-ray beam from an undulator source to visualize the motion of tools and the processing surfaces during cutting and EDM processes. The 100-keV x rays with a flux density of 1013 photons/mm2 enabled non-destructive observation inside metals at a high frame rate of 5000 fps. This study demonstrates that conventional metal machining processes, including interactions under fluids, the motion of tools, and the change of the processing surface during drilling and small-hole EDM, can be observed clearly. The developed x-ray imaging system can be applied to analyzing various actual machining phenomena in both traditional and non-traditional processes.

0705金属加工
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