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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

中空構造ハイサイクル成形及びレーザー溶着の実現

天龍コンポジット株式会社

プロジェクト名 「熱可塑性CFRP材による風力発電用ブレードの、中空構造ハイサイクル成形及び溶着技術に係る研究開発 」
対象となる川下分野 自動車、エネルギー、産業機械
川下企業におけるニーズの対応 効率化(生産性・作業性の向上など)
環境配慮(不純物の除去や無害化、廃棄物削減、 CO2削減など)
短納期化(リードタイム、工程の短縮など)
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
再生可能エネルギーの中でも風力発電は、経済性、効率性及び環境性に優れていることから、世界的に大規模な実用化が進んでおり、無電化地域での携帯基地局等の電源確保に小型風力発電が世界的に注目されている状況である。小型風力発電システムは、3枚翼のプロペラ型風力発電と流線形の直線翼を円筒状又は円錐状に複数枚等間隔に並べた垂直軸風車の直線翼ダリウス型風力発電等がある。この中で、プロペラ型の発電効率が最も高いために、導入実績が一番多い状況である。
使用されているブレードは、中身(芯)は、ウレタン等の充填剤で満たされていて、表面がCFRPで成形されている。そして、その生産方法は熱硬化性CFRPを手作業で貼り付けて硬化させていることから、生産性が悪くコスト高の要因となっているのが現状である。このような背景のもと、風力発電装置に関しては、今後国際競争激化する中で、低コスト化が川下事業者のニーズとして顕在化している。
 

研究開発のポイント
熱可塑性CFRP固有の特性を理解しながら研究開発を実施するためには、次の課題及びその対応が必要となる。

研究開発の具体的な成果
今回の研究開発に於いて、熱可塑性材料をプレス成形する為の金型の冷却手法を確立し、従来の熱硬化性ブレードに比べ半分の時間で成形することが可能となった。また、熱可塑性CFRPの短繊維、連続繊維(UD)の複合プレス成形が可能となりブレード成形品としては熱硬化性ブレードと同等の剛性があることが確認できた。さらに、分割成形したブレードをレーザー溶着するための溶着条件を確立し、今回の熱可塑性試作品ブレード材料の溶接に適した溶接用ワイヤーを開発することに成功した。

利用イメージ、今後の活用が見込める分野・製品等
研究開発の成果である中空成形技術により、風力発電用ブレードの製造が可能となった。新規製品や現在規格品への展開が見込める。また、バスシートの本体は現状は金属骨組みに発泡体クッションを貼りあわせ、上張りを被せる構造となっている。本研究開発で確立した技術を活用して、リクライニング機構を有さない固定シートに対して、シートシェルを一体で成形し、脚台と簡易クッションを別付けする構想を提案予定である。これにより、コストダウンを実現することはもとより、デザイン性や軽量化にも寄与することが期待される。

事業化への取り組み

知財・広報活動 熱可塑性材料成形方法に於いて特許出願中
今後の見通し 今回のサポイン事業により製作した試作品を素材メーカーの展示会等に出展し熱可塑性ブレード成形品に対して良好な評価をいただいております。現状、素材費用が熱硬化性に比べまだまだ高価であり価格面で市場価値が劣っている状況です。また、熱硬化性ブレードと比較すると発電性能において若干劣っており性能向上する必要があります。性能低下の原因は把握しているため補完研究で要求性能を満足できるように更なる研究開発を実施します。また、今後の素材価格の動向を注視し、市場のニーズを調査しながら事業化に向けた準備を整えていきます。
当初の目標を踏まえた
上での達成度や
新たな課題
当初の数値目標はサポイン事業期間中に達成することが出来た。
製品性能面では発電力が従来品と比べ若干劣ることから、ブレード翼形状の精度向上が今後の課題となる。

研究開発の体制

事業管理機関 国立大学法人岐阜大学
法認定事業者 天龍コンポジット株式会社
研究実施機関 天龍コンポジット株式会社
国立大学法人岐阜大学
岐阜県工業技術研究所
アドバイザー ゼファー株式会社
サンワトレーディング株式会社株式会社
最新レーザ技術研究センター

PRコメント

サポイン事業を利用することにより川上から川下企業、また大学等の研究機関と一つの目標に向かい交流を深めることが出来た。
本事業においては中空構造ハイサイクル成形による熱可塑性ブレード成形の試作を実施した。成形された熱可塑性ブレードは形状を司る短繊維のフロー材と剛性確保の為の連続繊維(UD材)を組み合わせまたレーザー溶接による接合により現行品の熱硬化性ブレードと同等の剛性を確保することが出来た。ただし、試作した熱可塑性ブレードは先端部分の翼形状が不安定であることから低速域での発電性能が現行品よりも劣っていることが確認された。これらの問題点は今後の更なる研究開発で解決していく予定である。

企業情報

社名 天龍コンポジット株式会社
(法人番号:2200001018820)
所在地 〒509-0304 岐阜県加茂郡川辺町中川辺1430番地1
電話番号 0574(53)2351
社員数 140名 (男性  116名、女性  24名)
資本金 9,500万円
業種 業務用機械器具製造業
事業内容 FRP等の複合材製品の製造販売
太陽熱温水器の製造・販売他
URL http://www.tenryu-cmp.co.jp
保有する生産設備と
スペック
オートクレー
ブ真空成形機
500tホットプレス
フィラメントワインディング
マシンクリーンルーム
自動塗装ライン
NCマシニングセンタ
NC円筒研削盤
NC複合旋盤旋盤・NC旋盤
生産拠点エリア 国内 所在地:岐阜県加茂郡川辺町中川辺1430番地1
主要な取引先 岩谷産業株式会社
エレマテック株式会社
川崎重工業株式会社
千代田興業株式会社
東名電材株式会社
東レ株式会社
株式会社ニシヤマ
日精株式会社
日本車輌製造株式会社
三菱重工業株式会社(50音順)
本プロジェクトに
関する問い合わせ先
部署名
FRP技術営業部

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