研究開発された技術紹介

本研究開発では、自動車の燃費向上につながる車体重量削減ニーズに、低コストな軽量薄肉高強度中空断面部品を実現する事で寄与すべく、液圧成形、ホットスタンプそれぞれの特徴を活かし、高度に複合化させて革新的な加工技術を確立し、低コスト、省エネルギー、高効率に軽量薄肉高強度中空断面部品の量産化を図る。

成形～加熱～冷却のプロセスを一工程で実施し、製品の性能を維持・向上させコストを低減
・製品の性能を向上：強度20 %向上(1,500MPa) → 平均硬度450Hv (1,500MPa 相当)を達成
・軽量化：製品の重量を10 %削減 → 24 %削減を達成
・低コスト化：製造設備費用30 %削減、1 個当たり総加工時間1/10以下 → 製造設備費用32 %削減、1 個当たり総加工時間1/10 以下を達成
(新技術)
＜成形～冷却までの全てのプロセスを一工程で実現する新技術＞
・金型内で、中空‐様断面素材(パイプ材等)を通電により瞬時に加熱
・素材内部に水蒸気圧力を発生させ、素材を内圧で保持、金型形状に沿わせやすい状態を保つ
・AC3変態点以上の高温化でプレス成形を行う
・型締直後に素材内部へ注水して直接急冷を行う

・目標は達成
-通電加熱による加熱技術を確立
-高周波通電加熱において、給電部を4分割した部分についても設定した目標を達成。高い耐久性能が確認された接触式とし、給電の安定化を実現
-金型とワークのクリアランス確保等を施すことで、周辺設備への誘導加熱ロスを削減し、目標の900℃/85秒(量産想定設備換算で900℃/8秒に相当)に対し、900℃/82秒を達成
-高周波通電加熱が、中空一様断面を急速加熱させるのに最適な加熱方法であることを実証
・水蒸気圧発生装置技術を確立
-適切な水蒸気圧力をシミュレーション及び実験により抽出、内圧2MPaでワークが金型に密着することを確認
-プレシールパッキン構造(予圧拡張型パッキン)を採用し、シール性と量産性を両立・冷却条件を最適化、試作品によって性能を確認
-最適な冷却条件を探索し、焼入れ必要部位の平均硬度450Hv(1,500MPa相当)以上を達成
-トーションビームアスクルを試作し、ハイサイクル捩り耐久試験、ローサイクル捩り耐久試験いずれについても設定した目標を達成。高い耐久性能が確認された

【特許】
・筒状体の成形方法及び成形装置（特願2009-178108／特許5692974）
・熱処理方法（特願2014-023702／特許6342667）
・筒状体の成形方法及び成形装置（特願2015-063755／特許6526459）

開発した複合加工技術により、トーションビームのような中空部材の軽量化と低コスト化を両立することができる。

・有償サンプルあり(弊社想定のトーションビーム試作部品)

・軽量化 → 開発したクラッシュドチューブタイプのトーションビームは高剛性・高強度を保ちつつ中空薄肉化を実現し24%の軽量化を実現
・低コスト化 → 開発した複合加工は従来比で工程数1/3、個当り加工時間1/10、設置面積1/2となり製造設備費用の32%削減を実現出来る見込みである
・省エネルギー化 → 熱処理時の加熱工程を電気炉から直接通電加熱に変更し、加熱エネルギー53%削減を実現

事業化を視野に、技術開発を実施中。自動車メーカーのニーズと事業で得られた技術をマッチングさせた部品設計を、自動車メーカーと共同で行うことを目指す
・現在自動車メーカーとの共同開発を目指して、トーションビームの設計スタディ中である・事業化に向けた実用化技術開発、更なる効率化を目指し、IH表皮効果による部分加熱、焼入れ工法の実験研究を今後補完研究にて実施する予定・自動車メーカーのグローバル戦略(価格は競合で決まる、海外どこででも作れることが必要)のため、独自技術はその採用が難しい面もあるようだ。多様で複雑な自動車メーカーのニーズと当技術をうまくマッチングさせた部品提案をしたい