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プロジェクトの基本情報

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2017年3月24日更新

熱可塑性CFRPと金属の異材接合を可能に!
~画期的な軽量化の実現にむけて~

前田工業株式会社

プロジェクト名 自動車部品等の軽量化を促進するためのメタルと炭素繊維強化プラスチックス(CFRP)のレーザを用いる異材接合技術のシステム開発
対象となる川下分野 自動車、航空機
川下企業におけるニーズの対応 質量低減(小型化、軽量化など)
環境配慮(不純物の除去や無害化、廃棄物削減、 CO2削減など)
上記ニーズに対する具体的な数値 CFRP適用による軽量化効果:50%質量低減
事業実施年度 平成24年度~平成26年度
事業化状況 補完研究中(完成に向けて現在研究中)
対象としている素材 熱可塑性CFRTP、鋼、ステンレス鋼、アルミ

プロジェクトの詳細

プロジェクトに至った背景・経緯
熱可塑性樹脂を基材とするCFRTPによる量産部品の画期的な軽量化が可能となってた。しかし、CFRTPを製品に適用するためには締結部、摺動部に金属部材の特性が必須となる。そこで、レーザによるCFRTPと金属材料の接合技術の開発に取組んだ。

研究開発のポイント
岡山県工業技術センターが開発したインサート材を用いたプラスチックと金属の接合技術を基盤技術として、CFRTPと金属の接合技術を自動車の量産に適用可能な技術として確立することを目指した。
CFRTPも樹脂材料であり高い接合強度を得るためには大面積での接合が必要となる。そこで、レーザ光を回折光学素子(DOE)を用いて整形することでレーザ光による均質な加熱を実現した。それにより樹脂を変質させることなく幅広い面積で接合することができるようになった。

研究開発の具体的な成果
目標とした接合幅10mm、加工速度1m/minでの均質で良好な接合を可能とした。引張剪断試験の結果10MPaを超える接合強度が確認できた。破断はインサート材であるエラストマーの凝集破壊で、良好な接合状態がえられていることを確認している。接合幅を大きくすることができるのでCFRTPが母材破断する接合強度を得ることができる。

利用イメージ、今後の活用が見込める分野・製品等
自動車のエンジンフード、トランクリッド等、情報機器の筐体等の軽量化効果の大きい部品、製品

事業化への取り組み

知財・広報活動 【雑誌掲載】
・「薄板・新素材におけるレーザ溶接の潮流」(溶接技術2015年5月号)
・「CFRTPと金属のレーザ溶着技術の開発」(レーザ加工学会誌 2015.610Vol22.No.3)
【講演】
・「CFRPと金属のレーザ溶着技術の開発」(第81回レーザ加工学会講演会 2014.5)
・「高出力レーザと加工プロセス技術の最新動向 ~スキャナー、DOE(回折光学素子)による入熱コントロール」
(<第383回開催>光産業技術マンスリーセミナー 2015.4)
今後の見通し 事業化に向けてデータ解析とさらなる品質の安定化のための検討を進めていく。
当初の目標を踏まえた
上での達成度や
新たな課題
客先からのサンプル加工に対応することでニーズを吸い上げ技術の完成度を高めていく。

研究開発の体制

事業管理機関 公益財団法人名古屋産業科学研究所
法認定事業者 前田工業株式会社
研究実施機関 前田工業株式会社
独立行政法人産業技術総合研究所
岡山県工業技術センター
国立大学法人大阪大学
アドバイザー 岡山県工業技術センター

PRコメント

サポイン制度を利用させていただくことで大学、公的研究機関と連携した共同研究開発体制でCFRTPと金属のレーザ接合技術の開発を推進することができました。比強度、比剛性に優れたCFRTPの採用は今後の軽量化が必須とされる製品にとって不可欠であると確信しています。川下企業様から具体的な製品化を考えたときのニーズを吸い上げて実用化に向けた開発を進めていきたいと考えています。

企業情報

社名 前田工業株式会社
(法人番号:2180001094567)
所在地 〒476-0002
愛知県東海市名和町四ノ下22
電話番号 052-604-8650
社員数 35名 (男性  33名、女性  2名)
資本金 3,500万円
業種 金属製品製造業、生産用機械器具製造業
事業内容 レーザによる溶接、切断、穴明け、焼入れ、肉盛り、マーキング、樹脂溶着
クリーニング等の受託加工、工法開発、生産技術開発、レーザ加工システム、レーザ加工ヘッド等周辺装置の製造・販売
URL http://www.maeda-kogyo.co.jp/pc/
保有する生産設備と
スペック
ファイバーレーザ、半導体レーザ、YAGレーザ、CO2レーザ等世界にある赤外線レーザ全17種類保有
各レーザを製品に合わせて多関節ロボット、NC加工機に組み合わせて加工
生産拠点エリア 国内 所在地:本社工場(愛知県東海市名和町四ノ下22
東海工場(愛知県東海市浅山3丁目138番地)
海外生産対応 不可
主要な取引先 自動車メーカー
自動車部品メーカー
重工業メーカー
製鉄メーカー
本プロジェクトに
関する問い合わせ先
部署名
前田工業株式会社 レーザ事業部
info@maeda-kogyo.co.jp

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