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複合・新機能材料

熱可塑CFRPのUDテープから自由な積層構成の積層板を自動成形

広島県

北川精機株式会社

2021年2月18日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 大型で積層構成自由度の高いCFRTP一方向連続繊維積層板の量産技術開発
基盤技術分野 複合・新機能材料
対象となる産業分野 航空・宇宙、自動車、建築物・構造物
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)、低コスト化
キーワード CFRP、CFRTP、熱可塑性樹脂、積層板、積層装置
事業化状況 事業化に成功
事業実施年度 平成29年度~令和1年度

プロジェクトの詳細

事業概要

注目の軽量化素材である炭素繊維強化熱可塑性樹脂(CFRTP)、その中でも強度や弾性に優れる炭素繊維の特徴を最大限活かすことができる一方向連続繊維(UD)を適用し、自在な配向で積層・一体化した大型(1×1m以上)で品質(樹脂含浸性、繊維直線性)に優れたCFRTP積層板の量産技術と、その大型積層板に適したプレス成形技術の開発を行った。

開発した技術のポイント

・UDテープを平行に接合して再切断することで任意の配向角を持つシートを作製し、これを任意の順序で積層することで任意の積層構成を実現した。
・大型の多段プレス装置を用いることで、積層板のサイズと品質そして生産性を両立させた。

切断積層工程イメージ図
多段プレス多ページ成形
具体的な成果

・材料のUD テープから、設定した任意の配向角を持つ□800-1,200 ㎜の大判シートを製作することが出来る【任意配向接合部】、その大判シートを4 か所のシート供給テーブルより設定した任意の順序・回転角で積層することが出来る【積層部】からなる【CFRP積層装置】を完成させ、高い積層構成の自由度を達成できた。
・既設の大型多段プレスを用いて□1m サイズの積層板を、2段で各10ページ20枚の同時成形(コンソリデーション)を成功させることが出来た。
・成形された積層板の品質はすべて目標値をクリアしており、段数を増やすことで大量生産可能な成形技術を確立することが出来た。
・大型金型についてその構造の検討及び設計、成形時における搬送機構の考案や成形条件等の知見を得るなど、概ね1 m サイズの積層板のプレス成形技術・解析技術を確立することができ、大型金型を用いた実車スケールのインパクトバー成形品において、展示会に出展できる品質の成形品を得ることができた。

知財出願や広報活動等の状況

特許出願: 1件
出展展示会: 第10回クルマの軽量化技術展 他多数

積層部
任意配向接合部
展示会出展の様子
研究開発成果の利用シーン

自動車用ドアパネル等の自動車部品や航空機部品などを成形する中間素材として、将来の軽量化部材としての広い適用が見込まれる。

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

事業として受注活動を開始している。本研究で開発した任意配向接合装置や積層装置、および既設の多段プレス装置をデモ機として開放。FRP積層板の生産・設備導入に興味のあるお客様向けに試作を行って装置性能をPRしている。

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

・自動機を用いて150-300mm幅のCFRTP-UDテープから任意の繊維配向をもつ□800-1200mmの大判シートを作製できる。
 さらにそのCFRTPシートをおよびその他シート状素材をプレス機へ投入するプレート上へ任意の構成で自動積層できる。
・大量の□1mサイズの大型CFRTP積層板を一括してコンソリデーションできる多段プレスの成形技術。

今後の実用化・事業化の見通し

お客様向けのデモの結果から得られた顧客要求事項への個別対応を行って受注につなげて行く。

実用化・事業化にあたっての課題

お客様によって使用したい材料仕様が大きく異なり、それぞれに対応した装置仕様を個別対応する必要がある。

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 北川精機株式会社
事業管理機関 公益財団法人ひろしま産業振興機構
研究等実施機関 学校法人同志社 同志社大学 理工学部 エネエルギー機械工学科 構造工学研究室
広島県立総合技術研究所

サポイン事業者 企業情報

企業名 北川精機株式会社(法人番号:7240001034181)
事業内容 プリント基板等積層成形用プレス装置、その他樹脂成型プレス装置・型締め機、FA・搬送機械等の機械装置の設計製造および販売
社員数 136 名
生産拠点 本社工場(広島県)
本社所在地 〒726-0002 広島県府中市鵜飼町800-8
ホームページ http://www.kitagawaseiki.co.jp/
連絡先窓口 北川精機株式会社 経営企画室 竹井宏行
メールアドレス takei-h@kitagawaseiki.co.jp
電話番号 0847-40-1200