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立体造形

レーザを活用した異種材料複合化技術により、「軽量化」「小型化」「部品点数削減」及び「工数削減」を実現する

宮城県

ヤマセ電気株式会社

2020年4月13日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 レーザ・パターニングとインモールド成形での異種材料複合化技術によるHV/EV用ECUケースの開発
基盤技術分野 立体造形
対象となる産業分野 航空・宇宙、自動車、ロボット、産業機械、スマート家電、電池、エレクトロニクス
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(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(生産性増加)、環境配慮、低コスト化、デザイン性・意匠性の向上
キーワード 異種材料接合、小型化、軽量化、低コスト化、廃棄物無し
事業化状況 事業化に成功し継続的な取引が続いている
事業実施年度 平成23年度~平成25年度

プロジェクトの詳細

事業概要

自動車業界では、「軽量化」、「コスト低減」を目的とした筐体材料・部品材料のハイブリッド化(複合化)のニーズが増大している。特に接着や締結等によらない金属と樹脂の強固な一体化技術が求められているが、現行技術においては生産性・信頼性に問題点をかかえており、有効な対応が充分に取られていないのが現状である。そこで、新たに汎用レーザを活用した異種材料を一体化の高速プロセス開発を進め、これを事業化する

開発した技術のポイント

「軽量化」「小型化」「部品点数削減」及び「工数削減」を同時に満たす、ECUケース等の車載用複合部品を開発する
(新技術)
レーザ処理による複雑なアンカー形状を生成させた金属素材に、溶融させた異種材料を充填・固化させて一体化させる
(新技術の特徴)
接合工程がシンプルで、管理しやすい。また、接着や締結による接合と比較し、自動車の「軽量化」「小型化」「部品点数削減」及び「工数削減」が同時に満たされる

図01_金属へのレーザ照射事例
図02_金属のレーザ照射でアンカー構造を生成している事例
図03_接合工程イメージ
具体的な成果

・車載部品をイメージした金属と樹脂の接合具現化モデルを製作することができた
‐金属で構成されている部品を、金属と樹脂の複合部品に置き換えた場合、金属単体での構成重量に対し「重量比30%低減」を達成した
・気密信頼性を向上させたレーザによる異種材料複合化技術を開発することができた
・低コスト化を目的とした、レーザでの高速パターニング処理の最適化ができた
・異種材料複合化成形品の非破壊接合評価技術を推進できた

図04_ECUケースをイメージした接合具現化モデル_表
図05_ECUケースをイメージした接合具現化モデル_裏
知財出願や広報活動等の状況

1)佐藤一志,ほか,レーザー微細加工を施した金属と樹脂のハイブリッド接合部材の強度接合モデル,設計工学,日本設計工学会,Vol.50,No.12,pp. 3-8 (2015)
2)佐藤昌之,レーザーによる金属と異種材料の直接接合技術「レザリッジ」, O plus E,(2019)3・4月号,アドコム・メディア.
3)佐藤昌之,金属-樹脂の異種材料接合技術「レザリッジ」,工業材料,(2019)5月号,日刊工業出版プロダクション.

研究開発成果の利用シーン

・開発した異種材料接合技術により、接着剤を使用しないで金属と樹脂を強固に接合し、軽量化が必要な車載部品等に展開することができる
-HV/EV用ECUケース等の異種材料複合部品
-気密信頼性を向上させたコネクタ・バスバー
-キャパシタ/バッテリー

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・モバイル関連/スポーツ関連製品に採用され、取引を継続中
・成果物である車載用複合部品のモデルを活用し、自動車メーカ・車載部品メーカへの技術提案/試作評価を推進中
・早期実用化・事業化を見据えた計画を策定し、他の製品分野に対しても多角的な技術の展開中

提携可能な製品・サービス内容

素材・部品製造、製品製造、共同研究・共同開発

製品・サービスのPRポイント

・開発した技術は、高強度の接合が得られるだけではなく、高度な防水性(シール性)も付与できる
・モバイル関連への展開では、生産規模として月生産量で300個以上、総出荷数量4,000万個の実績有り 製品の接合部の剥離及び水漏れ等のクレーム0
・設計の自由度が向上し、デザイン重視の金属と樹脂の接合製品への展開が実現

今後の実用化・事業化の見通し

・自動車部品としては、構造を簡略化できることによるコスト低減と、防水性が必要なコネクタ部品やHV/EV用のバスバー、モータ周辺部品への採用を検討中
・上記に並行して、サイクルの早い民生機器への展開をさらに強化し、量産技術も含めたノウハウ・品質保証の実績を積み重ねて、車載備品への採用を推進して行く

実用化・事業化にあたっての課題

・現在解明している接合理論に対し、より高度な接合メカニズムの追求

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 ヤマセ電気株式会社 美里工場
事業管理機関 株式会社インテリジェント・コスモス研究機構
研究等実施機関 独立行政法人国立高等専門学校機構仙台高等専門学校
宮城県産業技術総合センター
国立大学法人山形大学

サポイン事業者 企業情報

企業名 ヤマセ電気株式会社(法人番号:9370201002428)
事業内容 電子機器や精密機器の製品開発から生産機器開発、部品調達、組立、調整、納品まで
社員数 286 名
生産拠点 宮城県に4事業所6工場 中国深蝨ウにも展開
本社所在地 〒981-4122 宮城県加美郡色麻町四竈字柧木町154-1
ホームページ http://www.yamase-net.co.jp/
連絡先窓口 営業技術本部
メールアドレス headoffice@yamase-net.co.jp
電話番号 0229-32-5663