接合・実装
金属表面にレーザによる微細アンカー構造を生成し異種材料と強固に一体化する技術を応用し、これまでなし得なかった、接着剤を使用しないＣＦＲＰと金属材料の強固な接合を実現し、車載用構造部品・航空機用部品・風力発電用ブレードなどの環境機器部品の開発を目指す。
宮城県
ヤマセ電気株式会社
2020年4月21日更新
プロジェクトの基本情報
| プロジェクト名 | CFRPと金属材料の直接接合技術の開発 |
|---|---|
| 基盤技術分野 | 接合・実装 |
| 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、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（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（使用機器削減）、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 | 異種材料接合、軽量化、低コスト化、接合強度向上、ＣＦＲＴＰ |
| 事業化状況 | 研究実施中 |
| 事業実施年度 | 平成27年度～平成29年度 |
プロジェクトの詳細
事業概要
CFRPは多くの分野で利用が拡大している。このCFRPと金属を一体化する場合、それぞれの材料の特徴を活かした技術が必要とされており、接着剤や締結によらない強固な一体化技術が求められているが、現状では様々な問題をかかえ大きな課題となっている。そこで、本研究ではレーザによる異種材料一体化技術を活用し、金属表面にレーザによる微細アンカー構造を生成し、接着剤を使用しないCFRPと金属の強固な直接接合を実現する
開発した技術のポイント
レーザによる異種材料一体化技術を活用し、金属表面にレーザによる微細アンカー構造を生成し、接着剤を使用しないCFRPと金属の強固な直接接合を実現する
(新技術)
レーザ処理により複雑なアンカー形状を生成させた金属材料を加熱し、接合するCFRTPと加圧することで、マトリクス樹脂を溶融させレーザ処理部に充填・固化さることで強固な接合が実現する
(新技術のポイント)
接合強度については、CFRTP材の母材破壊（相関剥離・層内剥離）レベルでの接合性が得られる
具体的な成果
・CFRTPと金属の強固な直接接合を得ることができた
‐CFRTPと金属の直接接合設備を製作できた
‐車載部品等をイメージした直接接合具現化モデルを製作した
・接合面に発生している応力の可視化及び数値化できた
‐実験及び有限要素法解析により、接合界面の応力分布を可視化できた。また、接合界面に発生する応力を推定できた
‐異種材料の直接接合において1.0E-06Pa・m3/sの気密性を得ることができた
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ＣＦＲＴＰと金属の直接接合技術により、締結や接着剤によらない強固な接合を実現し、以下のような分野への展開が期待できる
- 車載用構造部品
- 航空機用部品
- 風力発電用ブレードなどの環境機器部品
実用化・事業化の状況
事業化状況の詳細
・車載構造物への展開を目指し、自動車/自動車部品メーカと実用化の検討中
・早期実用化・事業化を見据え、自動車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
・従来のCFRTPと金属材料の接着方法で得られない高強度接合の実現
今後の実用化・事業化の見通し
・自動車・車載部品メーカ等への営業活動の中でCFRTPと金属の接合具現化モデルを提示し、具体的な用途の情報収集や顧客側との実用化検討を展開中
・モバイル機器やスポーツ用品等、車載部品以外の分野でも拡販展開を進める
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
| 主たる研究等実施機関 | 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 |
| アドバイザー | 宇宙航空研究開発機構 八千代工業株式会社 |
参考情報
主たる研究等実施機関 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://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 |
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