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精密加工

CFRP材(炭素繊維複合材)のプレス成形加工により、自動車のエンジンフードの質量を約50%軽量化

群馬県

矢島工業株式会社

2020年3月27日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 自動車部品用炭素繊維複合材のプレス成形加工技術に関する研究
基盤技術分野 精密加工
対象となる産業分野 医療・健康・介護、航空・宇宙、自動車、ロボット、産業機械、スマート家電、建築物・構造物、光学機器
産業分野でのニーズ対応 高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(耐久性向上)、高性能化(小型化・軽量化)、高性能化(信頼性・安全性向上)、高性能化(精度向上)、高効率化(同じ生産量に対するリソースの削減)、高効率化(工程短縮)、高効率化(人件費削減)、高効率化(生産性増加)、環境配慮、デザイン性・意匠性の向上
キーワード 熱硬化性CFRP材料、PCMプレス成形技術、SMCインサートプレス成形技術、熱硬化性CFRPの強度特性
事業化状況 実用化に成功し事業化に向けて取り組み中
事業実施年度 平成21年度~平成22年度

プロジェクトの詳細

事業概要

研究開発の要約自動車各社では近年車両質量の軽量化を約5%から10%低減する目標がある。その軽量化を達成させるために部品の材料置換を行い約50%質量低減要請がある。高強度な炭素複合材料(プリプレグ)で軽量化を実施する為にプレス成形加工法によりハイサイクル化を実現し部品原価の低減と生産性の向上を図る。プレス成形加工は温度や圧力を制御する高精度な金型と加工技術を要るがシミュレーション技術等を駆使し先進的プレス加工技術の開発を行う

開発した技術のポイント

CFRPプレス成形加工技術による1/4分割エンジンフードの開発
・CFRP部品の金型精度および表面仕上げの研究
→適切な金型の表面仕上げや精度等の金型仕様の確立
・CFRP部品の積層肉厚と金型温度のプレス成形加工性の研究
→CFRP部品の積層肉厚と金型温度の均一化、プレス成形加工条件の確立
(新技術)
CERPプレス成型
・車両質量の軽減化が図れる
・CO2や燃料消費量が改善される
・軽量化による車両重心位置を下げられる

具体的な成果

・外装部品金型は表面粗さ精度0.2μmの精度を確保
‐炭素繊維複合(CFRP)材料のプレス成形加工における金型精度および表面仕上げに関する研究を実施
‐外装部品であるCFRPエンジンフードアウターのプレス金型は鏡面仕上げ、インナープレス金型は一般的な精度で製作
‐アウタープレス金型の表面粗さは、#1,000仕様で平均0.2μm~0.3μm
・高品質なCFRP部品を10分以内で成形加工
‐炭素繊維複合(CFRP)材料の積層肉厚と金型温度におけるプレス成形加工性に関する研究を実施
‐金型表面温度分布はヒーターのブロック制御によ
り、目標温度の約±3℃以内に均一化
‐金型成形温度とプレス成形加工条件を適切に設定しプレス成形を行った結果、目標通りのCFRP部品を成形
‐エンジンフードアウター部品は約7分、インナー部品は約5分で成形加工可能
・1/4分割CFRPエンジンフードのプレス成形加工の成功による軽量化の実現
‐高精度なCFRP金型技術とプレス成形加工技術の確立により革新的CFRPプレス成形加工部品(軽量・高強度)を実現
‐1/4分割エンジンフードのアウター及びインナープレス成形加工部品の成功により現行部品質量の約1/2軽量化

知財出願や広報活動等の状況

・出展:日産自動車展示会(H23.11)、北関東産官学研究会フォーラム(H23.3)
・新聞:広報おおた新聞(H23.10.10)
・雑誌:「次代の自動車産業を見据え軽量・高強度化を叶える新素材のプレス成形技術を磨く」(月刊プレス技術、H23年9月特別増大号)
・受賞:群馬県「一社一技術、群馬県技術大賞」(H23)

研究開発成果の利用シーン

自動車のエンジンフード(ボンネット)部品、ルーフパネル部品等の鋼板製板金部品の約50%軽量化の実現

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・H25年度の実用化に向け、補完研究を継続
・1/4分割エンジンフード(アウター、インナー)部品のサンプルあり(無償)

提携可能な製品・サービス内容

設計・製作、加工・組立・処理、素材・部品製造、製品製造、試験・分析・評価、共同研究・共同開発、技術ライセンス、技術コンサルティング

製品・サービスのPRポイント

・新素材:鋼板製に比べ約1/2の軽量化・強度
・剛性向上:ハイテン鋼板材料並みの特性
・複雑形状化:複雑な形状のプレス成形が可能

今後の実用化・事業化の見通し

自動車分野でのH25年度の実用化を目指し、活動中
・1/4エンジンフードの試作部品を川下カーメーカーに提供し実用化の検討を実施中
・自動車構造部品の成形加工技術の研究を進め、その結果を川下カーメーカーに提案する計画を立案中
・自動車分野はH25年度の実用化を目指して活動中、また他の分野における引き合いもある

実用化・事業化にあたっての課題

①自動車メーカーの要求価額対応 ②構造部品に対する曲げ・ねじり耐久・信頼性試験評価 ③環境下(-30℃~40℃)の材料特性の変化等

事業化に向けた提携や連携の希望

①自動車メーカーとの共同開発及び事業化の促進。 ②海外の大学及び事業者との連携による事業化の促進。③医療分野における事業化の促進。 建設・産業分野及び航空機分野における共同開発及び事業化。④ロボット産業分野における研究・開発及び事業化等

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 矢島工業株式会社 管理部、技術部、開発研究部、生産部
事業管理機関 特定非営利活動法人北関東産官学研究会 事務局
研究等実施機関 国立大学法人群馬大学 大学院工学研究科、工学部
株式会社先端力学シミュレーション研究所
株式会社童夢カーボンマジック
群馬県立群馬産業技術センター
アドバイザー 特定非営利活動法人 北関東産官学研究会 八木 正博、富士重工業株式会社 スバル技術本部副本部長 神林 茂美、スバルテクニカ株式会社 技術営業部長 大和 正明、三菱レイヨン株式会社 CFグループ長 小川 繁樹

サポイン事業者 企業情報

企業名 矢島工業株式会社(法人番号:3070001020260)
事業内容 自動車板金加工部品(プレス・溶接・組み立て)の開発設計及び製造、自動車関連用品の開発設計及び製造・販売
社員数 176 名
生産拠点 群馬県太田市新野町944
本社所在地 〒373-0032 群馬県太田市新野町944
ホームページ http://www.syms.co.jp
連絡先窓口 開発研究部取締役部長 馬場泰一
メールアドレス baba@syms.co.jp
電話番号 0276-32-3633