セラミック加工とは？ 加工種類と各特徴についてご紹介します

セラミックスとは？

セラミックという原料を用いて作られた物をセラミックスと呼びます。しかし、近年ではこの定義が曖昧なため、セラミックとセラミックスを同一の意味合いで用いることも多くなっています。
一般的にイメージされる例としては陶磁器やガラス、タイルなどがありますが、プラスチック・ナイロン等の有機物を除いたセメントを含む非金属・無機材料全般を指して用いられることが多いため、私たちの身の回りには実に多くのセラミックスが存在しているのです。

セラミックスの特徴

セラミックスは樹脂や金属よりも前から活用されている材料です。その長所としては「耐熱性・耐摩耗性・耐腐食性が優れている」という点が挙げられますが、一方で短所としては脆さが挙げられます。また、セラミックスは様々な元素の組み合わせが可能である材料のため、その種類は非常に豊富です。もともと持っている特性に加えて、製品の目的に応じて適した組み合わせの物が作られています。

【セラミックスの種類】
・エンジニアリングセラミックス
・アルミナ（Al2O3）
・ジルコニア（ZrO2）
・チッ化アルミ（AIN）
・チッ化珪素（Si3N4）
・炭化珪素（SiC）
・フォルステライト（2MgO・SiO2）
・マシナブルセラミックス 等

セラミック加工の種類

セラミックスに用いられる加工方法をいくつかご紹介します。

切削

刃物の工具を用いて材料を切断します。工具には手動で刃を押し当てるタイプのものから、自動で切断を繰り返す切削機械のようなタイプなど、様々な種類があります。最も普及している比較的コストの掛からない加工方法ですが、複雑な形状を求められるケースには適していません。

研磨

研磨は砥粒（とりゅう）を用いて被加工物の表面を少しずつ削り、滑らかな状態へしていく加工方法です。非常に細かい単位での調整が可能なため、微細な加工が求められるケースに重宝されています。また、凹凸の少ない仕上がりにできるため、美観が重視されている製品にも適しています。

研削

研削は研削砥石を高速で回転させることによって被加工物を削る加工方法です。切削加工では削ることが難しい硬度の素材も加工することができます。また、細かい寸法精度での形状を作り出せるメリットがある一方で、研削ポイントが熱を持ち温度が高くなることで、焼け割れが起こるデメリットもあります。

穴加工

穴あけ加工は回転する工具をあてることでワークに穴を開ける加工方法です。穴あけ加工の主な種類としては、ステップ加工・ノンステップ加工・ヘリカル加工などが挙げられます。

放電加工

放電加工は放電現象を活用し、電極と被加工物の間に生じる熱によって表面を細かく除去する加工方法です。被加工物が電気を通す材料であれば硬さに関係なく加工できる特徴を持ちます。

レーザー加工

レーザー加工はレーザー光線を活用して詳細な精密加工を行う加工方法です。レーザー加工は多岐にわたる加工方法に展開できるため、切断・穴あけ・溶接・表面処理・微細加工などの加工をトレースしながらもより精密な加工を実現することができます。

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一般的には、原料によって「セルロースナノファイバー（CNF）/ナノセルロース」、「キチンナノファイバー」、「キトサンナノファイバー」、「シルクナノファイバー」などと呼ばれています。
近年、国内外で応用開発・研究が盛んに行われており、製品化も進んでいます。

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また、AC100V駆動で、グローブボックス内やドラフトチャンバー内など、様々な場所で使用できます。

セラミック加工が難しい理由

セラミックスには各特性を持った様々な種類の素材があるため、加工する際の条件設定が非常に困難であることがネックなポイントとして挙げられます。例えば、同じ材料であっても硬いものから柔らかいものまで多様なグラデーションが存在するため、都度適切な調整が求められます。工具に関しても材料との適切な組み合わせを考える必要があるため、加工に関する知識と経験が求められます。
また、セラミックスは曲がらない特性を持っているため、加工に掛かる工数が金属よりも多く、水や気温等の環境面も管理をする必要があります。

さいごに

今回ご紹介した通り、セラミックスには様々な種類と加工方法があります。そのため、材料の特性や保有している設備等によって、各メーカーが対応できるセラミック加工には違いがあります。メーカーのホームページを覗いてみることも一つの方法ですが、ホームページに掲載をされていない特殊な加工にも対応している企業は数多くあります。まずは加工を施したい材料とその製品イメージを固めた後、セラミック加工を請け負うメーカーに問い合わせてみるのも良いかもしれません。