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接合・実装

レーザ溶着技術による金属とCFRPの接合で、自動車の軽量化を望む自動車メーカーへの売上増加に貢献!

愛知県

前田工業株式会社

2020年4月10日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 自動車部品等の軽量化を促進するためのメタルと炭素繊維強化プラスチックス(CFRP)のレーザを用いる異材接合技術のシステム開発
基盤技術分野 接合・実装
対象となる産業分野 環境・エネルギー、航空・宇宙、自動車、産業機械
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)
キーワード 軽量化、CFRP
事業化状況 研究中止または停滞中
事業実施年度 平成25年度~平成28年度

プロジェクトの詳細

事業概要

自動車の軽量化は燃費の向上、省エネルギーのための必須要件である。現在、炭素繊維強化プラスチックスの利用が検討されている。本研究開発では『エラストマーをインサート材として用いる異種材料のレーザ接合技術』を応用し、金属材料とCFRPの接合を実用技術として完成させるためのシステムを開発する。またさらに、接合部の品質評価手法の開発にも取り組む

開発した技術のポイント

エラストマーをインサート材として用いる異種材料のレーザ接合技術を応用し、金属材料とCFRPの接合技術を完成させるためのシステム開発を目指したうえで、接合部における品質評価方法を開発する
(新技術)
・レーザ溶着技術により、金属とCFRPを接合する
・超音波伝搬映像化探法により接合の品質を評価する
(新技術の特徴)
接合時間の短縮や信頼性向上が可能になる結果、CFRPを利用した金属部品の量産が可能になる

ビーム整形工学ヘッド
具体的な成果

・ビーム整形光学ヘッドの開発
‐温度シミュレーション、レーザ溶着条件の最適化、CFRPの損傷しきい値評価、ビーム整形によるレーザプロファイルの最適化、レーザ溶着条件の最適化とデータベースの構築、システム構想構築を行った
・品質保証技術の確立
‐レーザ溶着接合部の接合強度評価技術を開発した
‐レーザ溶着接合部の超音波映像化技術の適用性を評価した

金属とCFRP接合用のレーザー溶着ロボットシステム
研究開発成果の利用シーン

・CFRPを利用した金属部品
・レーザ溶接技術を用いた、CFRPと金属の接合サービス
・超音波伝搬映像化探法による、CFRPと金属の接合に関する品質評価サービス

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・レーザ溶着技術の目標としていた、接合幅10mmを1m/min以上の加工速度で接合することを達成した
・第81回レーザ加工学会講演会(平成26年5月)、機械学会セミナー(平成27年2月)、レーザ加工技術展(平成27年4月)、メッセナゴヤ(平成27年11月)、TECHBizEXPO2015(平成27年11月)の各種講演会、セミナーでの本開発技術の紹介を行った
・「TECHBizEXPO2014」に出展し、6社に個別に技術プレゼンを実施する機会をいただき、2社に技術資料を送付できた

提携可能な製品・サービス内容

加工・組立・処理

製品・サービスのPRポイント

軽量化用途での利用拡大・開拓へ貢献
・レーザ溶接技術の利用により、軽量化効果の大きいCFRPと金属の接合に要する時間を大幅に短縮できる
・リベットやボルトによる機械締結・構造用接着剤による接着が不要になるため、CFRPと金属の接合を安価かつ短時間で行えるようになる結果、CFRPを利用した金属部品の量産が可能になる
・さらに、超音波伝搬映像化探法による接合品質の評価が可能になることで、接合に問題がある部品の選別をより高い精度で行えるようになる
・本技術を量販車の部品として製造に利用することで、自動車の軽量化に貢献できるため、自動車の軽量化を望む用途での利用拡大・開拓へ貢献する

「SUS304」と「SUS304+CFRP」部品の重量比較
今後の実用化・事業化の見通し

・講演会、展示会等の機会を活用したサンプル供試、共同開発とフェーズアップするための宣伝活動を継続して進めることで、サポイン事業で開発した技術の実用化へ向けた検討を推進する予定である
・レーザ加工学会誌Vol.22No.32015、プラスチックスエージ2016年3月号等、雑誌への寄稿により、当技術を幅広く紹介する

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 前田工業株式会社
事業管理機関 公益財団法人名古屋産業科学研究所
研究等実施機関 国立研究開発法人産業技術総合研究所
岡山県工業技術センター
国立大学法人大阪大学

サポイン事業者 企業情報

企業名 前田工業株式会社(法人番号:8180005014598)
事業内容 ・赤外線レーザによる加工(溶接、溶着、切断、焼入、肉盛、ロウ付け)・レーザ加工システム、搬送設備の設計・製作・据付け・レーザ加工ヘッド、溶接線追従装置の設計・製作
社員数 39 名
本社所在地 〒476-0002 愛知県東海市名和町四ノ下22番地
ホームページ http://www.maeda-kogyo.co.jp
連絡先窓口 前田利光
メールアドレス maeda@maeda-kogyo.co.jp
電話番号 052-604-8650