研究開発された技術紹介

近年、環境問題を背景に自動車の軽量化が求められており、軽量で高強度なCFRPが金属代替材料として注目されている。従来の熱硬化性CFRPには成形サイクルやリサイクル性に問題があり、熱可塑性CFRP成形技術の開発が急務である。この研究開発ではアルミ鋳造で製造されている自動車駆動系部品の筐体を樹脂化することに焦点をあて、炭素繊維の織布と長繊維とを複合した射出成形技術を開発することで、軽量化と低コスト化を実現する

アルミニウムが使用されている自動車の駆動系部品の筐体を熱可塑性CFRPで代替する成形技術を開発し、自動車部品の軽量化・量産による低コスト化を図る
(新技術)
熱可塑性CFRPで代替する成形技術を開発する
(新技術の特徴)
部品の軽量化、大量生産による低コスト化が可能となる

・熱可塑性CFRP成形技術の開発
‐長繊維入り樹脂の高精度な射出成形方法を明らかにし、射出成型機を開発した
・金型温調技術で熱可塑性CFRP成形を実現
‐高周波電流を金型に直接通電して加熱することで、熱可塑性CFRPの高速成形を実現した
・試作品による自動車トランスファーの評価
—実際の自動車に加わる最大トルク700N・mを大きく上回る
2200N・mの強度を実現した

・ダイカスト製のアルミニウム合金と同等の強度を持つ、炭素繊維強化プラスチック製品
・鋼板のプレス成形品を軽量化する炭素繊維強化プラスチック製品

・ダイカスト製のアルミニウム合金と同等の強度を持つ炭素繊維強化樹脂の成形技術を開発した
・アルミニウム合金と同等の強度と剛性を維持しながら、50%の重量軽減を実現した

新たな熱可塑性CFRP成形技術により、自動車の軽量化、低コスト化が実現
・連続炭素繊維をホットスタンピング成形した高強度部材と射出成形を組み合わせた複合成形により、複雑な形状の部品を軽量化できる
・アルミニウム合金のダイカスト製の部品を、熱可塑性CFRPに代替することで、強度と剛性を維持したまま、重量を半分に軽量化できる
・開発したホットスタンピング成形では、従来の熱硬化性CFRPに比べて成形時間が大幅に短縮できることから、鋼板のプレス成形部品の軽量化にも応用できる

・強度と剛性を高めるために連続繊維を利用しており、この部分の材料コスト、成形に要するコストをさらに削減する必要がある
・自動車部品に要求される1分以内の成形サイクルを実現するために、さらなる効率化が求められる
・自動車部品以外には、車椅子のフレームや農業用ヘリコプターの部品、スポーツ用プロテクター、スーパーエンプラを用いた航空機エンジンなど、様々な応用の可能性がある