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精密加工

自動車用超高張力鋼板の精密スタンピングと知的センシング搭載によるIoT打刻システムの開発

東京都

山田マシンツール株式会社

2022年1月25日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 1.5GPA級の超ハイテン材に対応した高耐久刻印と、刻印の性能を観察・評価して刻印寿命を向上させる打刻技術の開発
基盤技術分野 精密加工
対象となる産業分野 環境・エネルギー、自動車、産業機械
産業分野でのニーズ対応 高機能化(新たな機能の付与・追加)、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(精度向上)、低コスト化
キーワード 高耐久、IoT、トレサビリティ、刻印、打刻
事業化状況 事業化に成功し継続的な取引が続いている
事業実施年度 平成30年度~令和2年度

プロジェクトの詳細

事業概要

本研究開発では、2つの技術開発目標に取り組んだ。1つ目は、将来実用化が予定されている1.5GPa級の超ハイテン材にも対応する刻印の開発である。通常、自動車の車台番号用の刻印は、36文字の1セットで提供される。これらの刻印を「適正な価格」で、かつ「高耐久」に製造する技術の開発を目指す。2つ目は、超ハイテン材に対応した打刻機と打刻技術の開発である。打刻機には、打刻状態をモニタリングする機能、打刻結果をスムーズに評価する機能も付加する。資材の搬送やセンシング、打刻情報データの整理などを一元化し、ヒューマンエラーを撲滅したシステムを目指す。開発した「IoT打刻機」を用いて、超ハイテン材に対する打刻の加圧力を低減する打刻技術を検討する。

磨耗比較グラフ
開発した技術のポイント

1.5GPa級超ハイテン材用高耐久刻印の開発に成功した。また、打刻状態をモニタリングできるセンシング機能を活用したSTP応用打刻技術と、高耐久刻印の寿命に直結する加圧力を低減させるSVS打刻技術を搭載したサーボ打刻機の開発も達成した。本事業の最終目標として、刻印完成製品として1.5GPa級超ハイテン材へ、100,000回以上の打刻が可能なことを掲げていたが、開発した刻印は290,000回の打刻を実現し、目標の約3倍、従来刻印の10倍以上の長寿命化を達成した。なお、刻印には著しい摩耗や破損は見られなかった。

具体的な成果

・1.5GPa級超ハイテン材用高耐久刻印の開発
-文字破損の起点となる刻印文字山の表面性状を向上させる加工技術の開発
-稜線エッジ部の面取りまたはR形状化を可能にするエッジ除去加工技術の開発
-打刻された文字の品質、刻印文字の真贋性を保証する計測技術の研究開発
・打刻状態をモニタリングできる打刻機と加圧力を低減する打刻技術の開発
-1.5GPa級超ハイテンに打刻可能な構造解析を用いた、高剛性サーボ打刻機を開発
-打刻状態をモニタリングできるセンシング機能を応用したSTP打刻技術を開発
-打刻時の加圧力を低減させるSVS打刻技術を開発

面性状
エッジ除去
知財出願や広報活動等の状況

知的財産権
①US/HS加工技術…「研削装置及び研削方法」として令和元年度に特許出願済み(特願2019-151806)
②新打刻技術…「打刻印評価方法および、打刻装置システム」として令和2年度に特許出願済み(特願2021- 8546)

打刻システム
研究開発成果の利用シーン

次世代自動車用として期待されている1.5GPa級ハイテン材に対応する高耐久刻印と打刻技術の開発により、自動車の軽量化と衝突安全性の両立に貢献できる。

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

自動車用超高張力鋼板は、現時点で1.2GPaまで実車としての生産を予定されている。ターゲットとしている1.5GPa級ハイテン材は、現時点では採用の実例はまだないが次世代自動車用として期待されている材料である。本事業に取り組んだ結果、川下企業から本年度の下半期には高出力タイプの打刻機と高耐久刻印2件の内示をいただいている。

提携可能な製品・サービス内容

設計・製作、製品製造、共同研究・共同開発

製品・サービスのPRポイント

耐久打刻試験によって、1.5GPa級超ハイテン材へ290,000回の打刻が可能であることを確認している。刻印には著しい摩耗や破損は見られず、従来刻印の10倍以上の長寿命化を達成している。また、本事業で開発した打刻システムは、打刻状況や品質をダイレクトに計測・記録をすることができるため、オンマシンで一気通貫にモニタリングしてログに残すことで打刻工程の真のトレサビリティが可能となっている。

耐久試験結果グラフ
今後の実用化・事業化の見通し

令和3年には、自動車完成車ユーザの新車種計画では1.0GPa級、1.2GPa級の使用が決定されており、本事業の耐久試験結果により本採用され販売開始予定である。また、開発した高耐久刻印については、ハイテン材使用率の高い自動車系や高硬度材を使用した製品を製造しているユーザに引き続き販路を拡大する。刻印のみならず開発したUS+HS研削技術と打刻技術は技術転用による事業化を模索する。

US_HS
実用化・事業化にあたっての課題

サポインの活用でIoT打刻システムの基盤は完成した。実際にユーザに供給するには、ユーザのニーズに合わせたブラッシュアップが必要となる。ニーズはユーザごとに大きく異なるため、個別対応の開発費の負担をどうするかを考える必要がある。

事業化に向けた提携や連携の希望

開発した現状の打刻文字検査用センサーは短時間でのモデルチェンジが頻繁であり、当社単独での開発・対応を行うのは負担が大きい。
技術提携できる3Dスキャンニングセンサー専門のメーカーとのタイアップを希望する。

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 山田マシンツール株式会社 マーキングシステム事業部
事業管理機関 公益財団法人さいたま市産業創造財団 企業支援課
研究等実施機関 学校法人日本工業大学 基幹工学部 機械工学科 二ノ宮進一研究室
アドバイザー トラック完成者メーカ

サポイン事業者 企業情報

企業名 山田マシンツール株式会社(法人番号:7010501019969)
事業内容 金属加工機械製造業
社員数 40 名
生産拠点 マーキングシステム事業部:埼玉県さいたま市中央区上峰1-10-13
本社所在地 〒110-8575 東京都台東区台東1丁目23番6号
ホームページ https://yamada-mt.co.jp/
連絡先窓口 山田 庸二
メールアドレス yoji@yamada-mt.co.jp
電話番号 03-3834-5046