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プロジェクトの基本情報

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2019年3月18日更新

熱可塑性CFRP材を短時間で加工する金型技術・プレス成形システムを開発

北陸プレス工業株式会社

プロジェクト名 自動車車体部品に対応した熱可塑性CFRP材のプレス成形技術の開発
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 質量低減(小型化、軽量化など)
短納期化(リードタイム、工程の短縮など)
上記ニーズに対する具体的な数値 強度・剛性は鋼材と同等以上で、3分の1以下の軽量化
CFRP加熱・搬送の自動化、プレス成形時間30秒
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CFRP

プロジェクトの詳細

プロジェクトに至った背景・経緯
 自動車車体部品は軽量化によるCO2削減が図られているが、安全性向上も合わせて行うには高張力鋼板やアルミ材の使用拡大しかなく軽量化には限界がある。そこで、いっそうの車体軽量化と乗員の安全性向上を実現するために、炭素繊維複合材料(CFRP)への転換が図られている。しかし、熱硬化性樹脂を用いたCFRPは成形時間が長く非量産向きで、高価な設備を必要とする。そこで、短時間成形による量産化が期待できる熱可塑性樹脂を用いたCFRPのプレス成形技術と金型技術の開発を目指した。

研究開発のポイント
 熱可塑性CFRPで自動車車体部品を短時間でプレス成形するためは、温度により成形性や物性が変化するマトリクス樹脂に対し、適正な加圧と温度制御が可能な金型とプレス制御が必要である。また、CFRP成形品を構造部品として利用するため、補強や他部品と連結させる接合方法を確立することも必要である。これらの課題を解決するために熱可塑性CFRPに対応した金型設計技術、プレス制御技術、加熱・搬送技術、接合技術の開発を行った。
研究開発の具体的な成果
 熱可塑性CFRPの種類に応じて適正な温度に制御できる赤外線ヒータ加熱装置とシート材を自動投入する機構を備えた搬送装置をサーボプレスと連動させた成形システムを構築した。その結果、加熱後のプレス成形時間30秒以内を達成した。
また、Bピラーモデルを対象とした成形実験評価を行い、表面品質に優れ、鋼板製と同等以上の剛性と強度を有する成形品を試作するための金型・プレス成形技術やノウハウを蓄積した。
【本項目に掲載する画像等のファイル名】:成形サンプル.jpg

利用イメージ、今後の活用が見込める分野・製品等
熱可塑性CFRPプレス成形品は、高強度・軽量化が求められる自動車車体部品として供給でき、また産業機械の構造部品にも効果があると考えている。そうなれば難成形性と短い金型寿命で苦労している現在の高張力鋼板部品の相当部分をCFRP材に転換することになり、市場規模は大きい。
また、自動車業界以外の航空機部品、ロボット機体、産業機械、OA機器などの分野でも高強度・軽量化の課題を抱えており、プレス加工で大量生産可能なCFRPを利用した製品市場は広がると予測している。

事業化への取り組み

知財・広報活動 【知財】特許出願準備中
今後の見通し  自動車部品メーカーを中心に川下ユーザー企業への提案を行い、実用化に求められる技術的要素やコスト面に関するニーズを把握しながら、テスト品の試作開発を進めるとともに、積極的に展示会や商談会に参加し、販路開拓を行う予定である。
 また、県内の中間基材メーカーと連携し、県内のプレス加工企業グループ内で技術を共有することにより、石川県プレス工業協同組合を共同受注窓口とするCFRPプレス品の量産加工体制づくりを目指していく。
当初の目標を踏まえた
上での達成度や
新たな課題
 当初のプレス成形に関する技術的目標はほぼ達成したが、接合技術については基礎的検討にとどまっている。事業化に当たっては成形品の寸法形状精度の向上、接合技術のさらなる検討、および熱可塑性CFRPは熱硬化性CFRPに比べて適用実績が乏しいため、成形品の強度信頼性の向上等の課題を補完研究で進めていく。

研究開発の体制

事業管理機関 公益財団法人石川県産業創出支援機構
法認定事業者 北陸プレス工業株式会社
有限会社北鉄工所
研究実施機関 北陸プレス工業株式会社
有限会社北鉄工所
石川県工業試験場
アドバイザー 石川県プレス工業協同組合
小松技術士事務所

PRコメント

 従来の熱硬化性樹脂によるCFRP部品の製造技術では、1時間以上の成形時間を要するのに対し、
本研究で熱可塑性樹脂のCFRPシートを用いて成形時間30秒以内で成形できる金型技術・プレス
制御技術を開発した。また、強度が必要な縦壁部や厚肉部を有する構造部品の成形技術を確立し、鋼板
に代わり、軽量化が求められる自動車車体部品の製造に対応できるノウハウを蓄積した。
 尚、本事業で開発した成形技術によりCFRP部品の量産化が可能となれば、軽量化に伴う高速回転
や低トルク化が必要な機械部品への応用、錆びない特徴から土木建築部材への応用などの波及効果が
期待できる。
 また、県内の中間基材メーカーとの連携、プレス加工企業グループでの技術共有化を図りながら、
石川県プレス工業協同組合を受注窓口とするCFRPプレス品の量産加工体制の構築を目指す。

企業情報

社名 北陸プレス工業株式会社
(法人番号:3220001006475)
所在地 〒921-8802 石川県野々市市押野4丁目152番地
電話番号 076-248-2147
社員数 76名 (男性  59名、女性  17名)
資本金 4000万円
業種 金属製品製造業
事業内容 1951年創業の企業であり、主に軸受、繊維機械、商業施設、チェーン部品の金型
設計・製作からプレス加工・板金・溶接・表面処理の一貫生産にて製品を提供し
ております。
URL http://hokurikupress.com/
保有する生産設備と
スペック
ホームページ設備案内を参照願います。
生産拠点エリア 国内 所在地:〒921-8802 石川県野々市市押野4丁目152番地
海外生産対応 不可
主要な取引先 NTN株式会社、津田駒工業株式会社、大同工業株式会社
本プロジェクトに
関する問い合わせ先
部署名
業務部 076-248-2147
  • 職場風景、企業ロゴ、
社屋など

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