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複合・新機能材料

自動車部品の超軽量化に寄与する「炭素繊維強化熱可塑性樹脂(CFRTP)ハイブリッド成形技術」の高度化と高速成形装置

愛知県

株式会社佐藤鉄工所

2020年4月20日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 EVバッテリーケースのCFRTPハイブリッド成形技術と高速成形装置の開発
基盤技術分野 複合・新機能材料
対象となる産業分野 医療・健康・介護、環境・エネルギー、航空・宇宙、自動車、ロボット、情報通信、建築物・構造物、レジャー
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)、環境配慮、低コスト化
キーワード C(G)FRTP、ハイブリッド成形装置、加熱搬送装置、試作検討機、量産システム
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26年度~平成29年度

プロジェクトの詳細

事業概要

EV用バッテリリーケースの樹脂化による軽量化を開発のターゲットとして、CFRTP(熱可塑性炭素繊維複合樹脂:連続繊維)のプレス成形と不連続繊維強化樹脂を用いた射出成形を同一金型内でワンステップ成形を実現するハイブリット成形技術の開発、及び、CFRTPの加熱・搬送機構、急速加熱・冷却機構を有す金型技術開発、最適製品設計を行う為の解析技術開発など一連の設備開発を行う

開発した技術のポイント

プレス成形された連続繊維強化熱可塑性樹脂複合材料と射出された不連続繊維強化樹脂材料の接合強度確保をはじめとする成形条件の見極めと、成形品の品質を確保し1分以内の成形を実現できる高速成形装置の開発
(新技術)
「連続繊維強化熱可塑樹脂複合材料(プリプレグ)」のプレス成形と「不連続繊維強化樹脂」の射出成形の一体成形
(新技術の特徴)
プレス成形と射出成形を1工程で一体的に行うことにより、必要な強度を連続繊維により確保しながら、不連続繊維含有樹脂により複雑な形状を得る

搬送工程見直しと時間短縮結果
縦壁部板厚UPの圧力コンター図
具体的な成果

・構造部材等の耐衝撃性等の高強度・高弾性率化:ハイブリッド成形における射出樹脂材料とプリプレグ材の接合部強度の確保に関し、接合部強度:40Mpa以上、平板部強度:400Mpa以上の目標を達成することができた
・「同等の鉄製品比重量軽減:1/2」に対し、試作品の重量は1/3以下であり、目標を達成した・ハイブリッド成形における射出樹脂材料とプリプレグ材の接合部強度目標値40MPa以上ならびに平板部強度目標値400MPa以上を確保し、樹脂流動、成形のソリの解析シミュレーションにより、成形技術を向上した
・最適な加熱源の選定ならびに高速搬送装置の開発により、1分以内の成形(高出力、大容量化、安全性、信頼性の確保、低コスト化)が実現可能となった

研究開発成果の利用シーン

・CFRTPハイブリッド成形システム(同一型内でプレス成形と不連
続繊維強化樹脂を用いた射出成形に関するシステム)
‐成形技術と成形装置の開発を1元的に捉え両面から解決
‐複合材に応じた加熱・搬送システムの提案
・成形トライの受注

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

複合材の価格低下が必要であり、CFRTPを素材とした部品の軽量化成形の業界気運を待っている状況

提携可能な製品・サービス内容

設計・製作、共同研究・共同開発

製品・サービスのPRポイント

・構造部素材等の軽量化
・成形品の生産タクトが1分以内のハイサイクル成形タイム
・自由な製品形状が1工程で得られる
・製品の外周トリムや穴加工など後工程が不要
・高価な材料の節約が出来る
・製品の部位により強度の差をもたせられる
・製品の板厚を任意に設計出来る

研究開発の概要
事業化へのロードマップ
ハイブリッド成形工程
今後の実用化・事業化の見通し

・開発した加熱・搬送技術は特許出願を行った(特願2016-79763)
・これらの技術は今後の事業展開に有益であり、広報活動を積み重ねることで事業はさらに発展すると考えられる

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社佐藤鉄工所
事業管理機関 公益財団法人中部科学技術センター
研究等実施機関 国立大学法人岐阜大学
名古屋市工業研究所
国立大学法人京都工芸繊維大学

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社佐藤鉄工所(法人番号:9180001006499)
事業内容 プレス装置製造・超大物機械加工
社員数 150 名
本社所在地 〒455-0008 愛知県名古屋市港区九番町3-42
ホームページ http://www.satoh-gr.co.jp
連絡先窓口 音羽萩事業所 佐藤
メールアドレス xyasu.satoh@satoh-gr.co.jp
電話番号 0533-88-3200