研究開発された技術紹介

近年各産業で軽量且つ高強度なチタン合金やアルミニウム合金の使用頻度が高まっているが、接合部脆化等の品質面や機械加工時のコスト高など課題が多い。本事業では、正確に接合温度を制御し、所望する特性を接合部に付与可能な新規摩擦接合技術のための接合装置を開発することにより、従来困難であった航空機エンジン部品や構造部材及び各種川下産業用部品の軽量化・低コスト化技術を確立し、広く普及をさせる。

・低温摩擦接合が可能な線形摩擦接合機(LFW機)の開発に成功。
・高強度な組織での接合を可能とする、低温摩擦接合の条件を確認。
・開発した摩擦接合装置による、チタン合金の低温摩擦接合条件を確立。

・新たな摩擦接合装置の開発
‐加振装置の開発
‐速振動可能且つ高耐荷重な支持構造の開発
‐圧部の耐荷重・耐衝撃構造の開発
‐機械制御方法の開発
‐機械の信頼性評価
・高強度な組織での接合を実現するための接合条件への対応
‐接合温度に及ぼす各接合条件の影響を確認
‐継手特性に及ぼす接合部組織の影響を確認
‐開発した摩擦接合装置による、チタン合金の低温摩擦接合条件を確立

令和3年度に「エアロマート名古屋2021」、令和4年度に「J-GoodTechオンラインプレゼン」「エンジンフォーラム神戸2022」と計画的に出展し、国内外の航空機体メーカーなど川下企業にPRを行い、非常に高い興味を持たれている。

新たな摩擦接合装置を開発したことにより、航空機をはじめとする輸送機器産業や、医療器具産業において、チタン合金の強度や靭性を落とさず接合する事が可能である。また、無変態での接合を可能としたことにより、焼鈍工程削除によるエミッションフリーの実現・作業工数削減・製品の製造費用削減にも貢献する。

接合装置としては、本事業にて開発した装置を応用し開発した装置を2台、本事業にて開発した装置の一部であるデータ収集システムを1台販売し、非常に高い評価を得ている。

・試験片による引張試験にて継手効率100%以上、すなわち母材よりも接合部の強度が高いことを確認。
・チタン合金において、無変態での接合となるため、焼鈍処理をすることなくそのまま使用することが可能となり、CO2削減・工程削減・コストダウンを実現する。
・この新規接合装置で形状を問わない幅広い製品の製造が可能となる。

・三重県産業支援センターやMASIPのコーディネーターのネットワークを活用し、国内3大重工等顧客開拓を行う。
・大阪大学の有するネットワークを活用し、以前よりこの新技術に関心を持つ国内大手自動車メーカーであるトヨタ自動株式会社などに営業活動を行う。
・JIMTOFやAeromart、国際ウェルディングショー、接着・接合EXPOなどの各種国内展示会や海外展示会への出展や、ダイレクトメールの送付と併せて、J-GoodTech等のネットやメディアを駆使した国内外問わずの営業活動を行う。

低温線形摩擦接合が世間一般に周知されていない技術のため、まずはこの技術の周知をする必要がある。また、今回開発した新規接合装置にて接合された継手の、強度試験を50サンプル程実施したが、顧客によっては1,000サンプル以上求められる場合もある。よって、今後サンプル数を増やし、継手及び新規接合装置の信頼性を高めることが課題である。装置としては、販売価格・省スペース化・メンテナンス性の向上といった課題がある。

業界問わず、低温線形摩擦接合技術及び低温線形摩擦接合装置に、興味を持たれる企業との連携を模索中。