ホットプレス技術は、高性能ガラス微小光学部品の低コストかつ環境に優しい製造を実現する有効な手段ですが、加熱・冷却サイクルが長く、温度均一性が低いため、その製造効率と成形品質に制約があります。したがって、高温高速均一加熱モジュールの開発が必要であり、高効率かつ高品質なホットプレス成形を実現します。まず、窒化ケイ素セラミック加熱板を基に加熱モジュールを設計・製造し、加熱試験プラットフォームを構築して、加熱モジュール表面の温度分布をリアルタイムで監視しました。次に、一定電圧加熱の再現性試験を実施し、実験結果の信頼性を評価しました。続いて、一定電圧加熱の有限要素解析モデルを構築・補正し、有限要素解析モデルと直交試験法を組み合わせて加熱モジュールの構造を最適化し、加熱速度と温度均一性を向上させました。実験結果は、最適化された加熱モジュールが高速加熱だけでなく、温度分布も均一であることを示しました。180秒の一定電圧加熱試験では、加熱モジュールの昇温速度は363 ℃/分に達し、表面温度差は10.7 ℃でした。700 ℃の温度制御加熱では、実測温度曲線は設定温度曲線とほぼ一致し、温度変動は0.3 ℃以内であり、特に中央の20 mm×30 mm領域の温度差は約2 ℃でした。最後に、高温高速均一加熱モジュールをホットプレス装置に統合し、N-BK7ガラス微細構造アレイの高効率かつ高品質なホットプレス成形を実現しました。

ホットプレス;加熱;温度均一性;有限要素解析;直交試験