故障解析・不良原因の調査
製品が期待通りに動作しない、あるいは破損してしまった場合に、製品を切断して観察し、不具合原因の糸口を見つけようとするものです。
具体的な例
- 電子機器の基板ショートの原因となっているハンダ付けの不良
- 自動車部品の溶接が剥がれた原因の調査
- 接着剤で固定された部品が剥離した界面の状態確認
断面観察用カット
それ、切ります！
製品やモジュールを「スパっ」と割って中身をみたいと思いませんか？
製品の「中身」を見てみませんか？ウォータージェット断面観察という解決策をご提案します。
「製品の内部構造を確認したい」「故障の原因を特定したい」「競合製品を分析したい」
開発や品質管理の現場では、製品を「切って、見る」ことで解決の糸口を発見できる課題があります。しかし、多くの切断方法では、熱によって観察したい部分が変形・変質してしまうという問題がありました。
米山製作所のウォータージェット加工は、素材へのダメージが極めて少なく、製品やモジュールの内部観察を実現します。
現状このような問題や不満がありませんか？
開発現場や生産現場で、こんなお悩みはございませんか？
- 開発製品の性能を確認したい
- 試料が変形したり、焦げたりしてしまう
- 熱影響で接着箇所・溶接個所が溶けてしまう
- 金属と樹脂でバリの出方が違う
- ギアボックスのギアの動きが悪いが確認できない
- 電子回路品の抵抗箇所がどこかわからない
- カシメの状態を見たいが現状が見れない
- パーツにガラス・フェライト・ポーラス体等が入っている
- パーツに特殊合金・セラミックス等の難削材が入っている
- パーツが樹脂モールドで充填されていてカットできない
断面観察が活躍する4つのシチュエーション
製品の内部を観察することは、主に以下の4つの目的で行われます。
品質管理・検査
製品が設計通りに製造されているか、外観からは見えない内部構造の確認に用いられます。
具体的な例
- リチウムイオンバッテリー内部の電極やセパレーターの配置確認
- 複数の素材を重ね合わせた複合材料の接着状態の検査
- 樹脂で封止された電子部品の内部構造の確認
研究開発・性能評価
新しい材料や製品を開発する過程で、その性能を評価するために内部構造を分析します。試作品をカットし、その断面を観察することで、設計の妥当性や改善点を見つけ出します。
具体的な例
- 新開発のコーティング材の厚みや均一性の評価
- 複合材料の繊維の配向や樹脂の含浸状態の確認
- 試作品の内部構造が設計図通りにできているかの検証
リバースエンジニアリング（ティアダウン）
競合他社の製品を分析し、その技術や構造を理解するためにも断面観察は有効な手段です。製品を分解するだけでなく、部品そのものを切断して内部を観察することで、より深い知見を得ることができます。ティアダウン（Teardown）やレトロフィットの検討にも活用いただけます。
具体的な例
- 競合製品の電子部品の構造や実装方法の分析
- ベンチマーク製品の製造方法やコスト構造の推定
- 特許技術がどのように実装されているかの調査
なぜウォータージェットなのか？三つのメリット
断面観察のための切断方法はいくつかありますが、ウォータージェット加工には他の方法にはない利点があります。
①
熱影響を極めて少なくカットできる
超高圧の「水」で切断するため、加工時の発熱が極めて少なく、素材の変質・変形を防ぎます。レーザーや機械式カッターでは避けられない熱影響の問題を解決します。
②
加工ストレス（応力変形）が極めて少ない
回転工具やプレスのような機械的な力を素材に加えないため、工具による塑性変形が発生しません。柔らかい素材や薄い素材でも、元の形状を保ったままカットできます。
③
化学反応による変質がない
水と研磨材のみで切断するため、化学的な変質を起こしません。接着剤や樹脂、コーティング材など、化学的に敏感な素材でも、その状態をそのまま観察できます。
これら三つの要素により、ウォータージェット加工は「素材機能を壊さない」、すなわち「ありのままの状態」を切り出すことができます。
他の切断方法との比較
| 切断方法 | 熱の影響 | 加工ストレス | 特徴 |
|---|---|---|---|
| ウォータージェット | 極めて少ない | 極めて少ない | 素材の変質・変形を抑え、元の状態を観察できる |
| レーザー切断 | あり（高温） | 少ない | 熱で溶かして切断。切断面が焦げたり溶けたり変質する |
| ワイヤーカット | あり（局所的に高温） | 少ない | 放電熱により切断面に熱影響層が形成。導電性材料に限定 |
| 機械切断（鋸など） | あり（摩擦熱） | あり | 摩擦熱と応力により、樹脂などは溶けたり変形したりする |
断面観察カット例
| 製品名 | ギアブロック |
|---|---|
| サイズ | 60×60×60（軸φ20×30）mm |
| 素材 | SUS・SS400・真鍮・バネ・樹脂など |
| 課題 | ギアの動きが悪い（顧客クレーム）、ギア状態の確認（隙間・平行）、損傷の有無・異常の特定など |
| 施工 | ウォータージェットで真っ二つにカット。ギアかみ合いに隙間、軸が若干変形。亀裂はなかった。経年使用により軸がずれてギアが平行に動かない状態であることが確認できた |
| 価格目安 | 55,000円くらい～／1カット（試料のサイズ・形状・素材・加工内容で価格は変わります） |
| 備考 | 材料ご支給・片道送料込み・消費税別。納期は、材料お預りから約１週間。写真のギアブロックの内部は樹脂を充填しています（オプションでできない場合もあります） |
当社ならではのサポート
ラボ的サポート（立ち合い対応）
お客様のご要望に応じて、オペレーターが同席しながら、その場で切断箇所を指示いただきながら加工を進める「ラボ的」なサポートが可能です。機密性の高い製品や、試行錯誤しながら最適な切断位置を探りたい場合に特に有効です。
見積もりをすぐにお出しできます
様々な製品の断面切断のノウハウを蓄積しているため、お見積をすぐにお出しします。
大小さまざまなピースの切り出しが可能
5×5mm～2400×4300mmまで、0.1mm厚～300mm厚まで可能。大小を気にせずカットできます。
ウォータージェット加工の限界（できないこと）
ウォータージェット加工ですが、万能ではありません。その制約やデメリットもお伝えします。
ミクロレベルの精密観察はできない
ウォータージェットはあくまで「切断」する技術です。結晶構造の観察や、ナノメートル単位の精度が求められるような、電子顕微鏡で見るレベルの微細な分析には向きません。そのような場合は、専門の分析機関をご紹介することもあります。
水に弱い素材は注意が必要
水を使って切断するため、水分を吸収して膨張したり、水に溶けたりする素材には適用できない場合があります。ただし、短時間で加工するなどの工夫で対応できるケースも多いため、まずはご相談ください。
断面での観察が前提
切断は常温環境で行います。そのため、「冷凍された状態のまま断面を見たい」といった特殊な温度環境下での観察には対応できません。
破壊検査である
当然ながら、切断した製品は元には戻りません。CTスキャンなどの非破壊検査でまず内部のあたりをつけ、その後ウォータージェットで詳細に断面観察を行う、といった使い分けが有効です。
よくある質問（FAQ）
断面観察に関する、お客様からよく寄せられる質問にお答えします。
製品の内部から異臭がします。原因を調べることはできますか？
可能です。ウォータージェットで熱をほとんど加えずに切断することで、異臭の原因となっている可能性のある内部の焦げや腐食、劣化箇所を変質させずに取り出し、観察することができます。
接着した製品が剥がれてしまいました。接着剤の何が悪かったのでしょうか？
断面を観察すれば、接着剤と材料の界面がどのように剥がれたかを確認できる可能性があります。熱影響の少ないウォータージェットなら、接着剤が溶けて分からなくなることもありません。（水で溶けてしまうものは観察できません）
競合製品の内部構造を詳しく知りたいのですが…
リバースエンジニアリング（ティアダウン）として、製品をまるごと切断し、内部の構造を確認することができます。熱影響がほとんどないため、電子部品など実装品をそのままの状態で見ることができます。
バッテリーの内部を安全に確認したいのですが…
ウォータージェットは発熱が極めて少ないため、バッテリーも切断できます。
どんな材料でも切断できますか？
金属、樹脂、ゴム、セラミックス、ガラス、複合材料（CFRP）など、硬い材料から柔らかい材料まで、ほとんどの素材に対応できます。まずはお気軽にご相談ください。
立ち合いで加工を見ながら進めることはできますか？
はい、可能です。お客様にお越しいただき、オペレーターと一緒に切断箇所を確認しながら作業を進める「ラボ的」なサポートを提供しています。機密性の高い製品の場合や、複数箇所を試行錯誤しながら切断したい場合に特におすすめです。
