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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

成形したプラスチックと金属の強力接合が可能

輝創株式会社

プロジェクト名 レーザとプラズマによる異種材料直接接合装置の開発
対象となる川下分野 自動車、産業機械
川下企業におけるニーズの対応 高機能化(精度・性能の向上など)
質量低減(小型化、軽量化など)
上記ニーズに対する具体的な数値 金属と熱可塑性プラスチックを接合可能で接合強度が50MPa以上を達成
事業実施年度 平成25年度~平成27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 アルミと熱可塑性プラスチック(CFRTPを含む)

プロジェクトの詳細

プロジェクトに至った背景・経緯
材料と材料をつなぎ合わせる「接合技術」はあらゆる製造業の基盤技術である。異種材料接合の中でも金属とプラスチックの接合は次世代自動車等における重要テーマである軽量化を図る上で最も重要な基盤技術と考えられる。
金属とプラスチックの異種軽量材料同士の直接接合技術の開発は、鋼材の軽金属化による軽量化に加えて更なる軽量化を可能でする。
成型された金属とプラスチックを、組み立て工程において直接接合し外観、強度等の品質を確保できる汎用展開可能な異種材料の直接接合技術は軽量化を推進するうえで非常に強く望まれている。
研究開発のポイント
一般的には金属とプラスチックの接合は接着剤やボルト締結により接合されている。しかしVOCの低減や管理のし易さ、コスト低減を目的として直接接合する技術が求められている。近年直接接合技術として金属表面に微細構造を形成してインサート成形により金属とプラスチックの一体化構造を形成する手法が話題を集めている。しかしながらインサート成形でしか利用できない、対応可能プラスチックに制約がある、微細構造形成手法がウェット処理である等の課題があり広く普及するには至っていない。本研究開発では上記課題を解決し強固な接合を可能とする接合技術の開発を行った。
研究開発の具体的な成果
レーザ接合技術並びに金属表面へのプラズマ処理によるプラスチックの濡れ性改善による流動性確保の技術開発を行った。また、プロセス中の温度等の表面状態を発光スペクトルから観察する技術開発も行った。別途開発したレーザクラッディングにより金属表面に隆起した微細構造を形成させ(PMS処理)接合層として利用する技術(ポジティブアンカー効果)と本技術との融合を図り、従来技術等で課題であった点を克服可能な技術開発を行うことができた。

利用イメージ、今後の活用が見込める分野・製品等
本技術は金属とプラスチックを接合する為の基本的な技術と成り得るため、用途は自動車用構造材のみならず、広く産業機械などへの適用も可能と考えられる。具体的には自動車用部品、情報家電、建材等すべてに対応可能である。

事業化への取り組み

事業化状況、規模 当初目標であった装置の事業化に先行して処理に必要なPMS剤の事業化を行うこととした。
本PMS剤の事業化により市場形成を行う。
PMS剤発売の発表は2016年9月であり、本材量並びに工法に対しての問い合わせが、入ってきだした段階である。
PMS処理に必要な装置については市販装置の組み合わせまたはシステムメーカとの連携により対応することとし、本事業で得た知見を基にした開発内容は順次、システムメーカ又は単独製品として上市していくこととする。
事業化による効果 PMS剤の事業化により異種材料接合におけるポジティブアンカー効果を標準技術として認知されることを狙う。
PMS剤については市場への紹介を開始した段階で有るので、定量的な効果の表記はできない。
知財・広報活動 金属とプラスチックの直接接合の事業化は本開発項目であるレーザとプラズマを利用した直接接合装置の事業に先行して、直接接合にて必要となる金属表面処理用の材料(PMS剤)の事業化を先行して進めることにした。
本処理剤を利用した試作加工、利用装置は外部企業と連携し市場形成を実施していく予定。輝創㈱では当面PMS材料の開発及び製造に特化して事業基盤の構築を行う。尚、補完研究の一環としてPMS処理の最適化を目指したプロセス開発を行っていく。
広報活動は以下を実施及び計画中である。
(1)展示会等:JSTフェア、コンポジットハイウェー、新価値創造展(2016年)、人と車のテクノロジー名古屋(2017年)
(2)講演会・投稿等:溶接学会、東海機能材料セミナー、レーザー加工学会誌、コンバーテック、CNC出版異種材料接合、日本工業出版 異種材料接合等、溶接学会
(3)受賞:軽金属溶接協会 技術賞受賞
今後の見通し 現在PMS処理に関しての問い合わせが増加している。現段階では基礎的な評価依頼に留まっているが、今後は信頼性評価等への展開へ移行していくと考えられる。問い合わせに客層の用途は自動車への適用を中心としたものが殆どであり、量産化については2020年以降モデルが大半で有り当面は試作評価用試験材料としての需要であると考える。

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 輝創株式会社
研究実施機関 名古屋工業大学、あいち産業科学技術総合センター

PRコメント

ポジティブアンカー効果による金属-プラスチックの接合は、強力な接合力を発揮するとともに生産に移行する場合の多くの課題を解決可能な接合技術です。金属とプラスチックを直接接合する場合、多くの場合金属表面に深さ方向に微細構造を形成しインサート成形により金属-プラスチックの一体化を図っています。しかしポジティブアンカー効果は金属表面に隆起した微細構造を形成し接合層として利用します。利点は①成形したプラスチックとの強力な接合が可能、②殆どの熱可塑性プラスチックと接合ができる、③汎用プラスチック接合技術が利用できる、④接合時の加圧力が小さくて済み設備負荷が小さい等が挙げられます。またポジティブアンカー効果を発揮させるためのPMS処理は①高速処理が可能、②連続処理が可能、③任意の局所処理が可能 ④少量で長尺処理が可能で効率的 ⑤ドライプロセスで設備導入が容易等の利点があります。

企業情報

社名 輝創株式会社
(法人番号:5180001104942)
所在地 〒463-0003
愛知県名古屋市守山区下志段味穴ヶ洞2266-22 クリエイションコア名古屋
電話番号 052-736-6170
社員数 1名 (男性  1名、)
資本金 800万円
業種 その他の製造業
事業内容 レーザ応用機器・技術開発製造、理化学機器販売、耐震固定治具販売
URL http://www.kisoh-tech.com
保有する生産設備と
スペック
半導体レーザ、万能試験機、粒度分布測定装置、粉体混合機、分光測定装置、光学顕微鏡、スペクトルアナライザー、安息角測定器
生産拠点エリア 国内 所在地:愛知県名古屋市守山区下志段味穴ヶ洞2266-22
海外生産対応 不可
主要な取引先 名古屋大学他
本プロジェクトに
関する問い合わせ先
部署名

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