研究開発された技術紹介

輸送機器業界では、燃費向上や運動性能の向上を目的として、車体の軽量化が継続的に検討されている。アルミニウム合金板は鋼板に比べて軽量な一方で深絞り性に劣るため、これまで自動二輪車の燃料タンクにはほとんど採用されてこなかった。本研究開発では、アルミニウム合金板の周辺部を短時間熱処理によって部分的に軟化させることで深絞り性を向上させ、燃料タンクを想定した試作品を作製することが目的である。

・サーボプレス内での部分軟化熱処理技術の開発
-ラボレベルでの最適熱処理条件の決定
-大型サーボプレスによる最適制御条件の決定
・加熱金型設計技術と板搬送装置の開発
-CAEシミュレーションを利用した加熱金型設計
-板搬送装置の開発
-小型の深絞り成形品の作製
・自動二輪用燃料タンクを想定した試作品の作製
-CAEシミュレーションを利用した最適な部分軟化領域の探索

・サーボプレス内での部分軟化熱処理技術の開発
-ラボレベルでの検討を行い、単純な円筒深絞りを対象に、絞り比を最大化させるための最適熱処理条件を決定した。その結果、部分軟化成型法では2.24となり、目標値の円筒限界深絞り比を軟鋼板並みの2.2以上を達成することができた。
・加熱金型設計技術と板搬送装置の開発
-CAEシミュレーションを利用した加熱金型設計にも取り組み、テスト用の小型の深絞り成形品および、自動二輪用燃料タンクを想定した試作品を対象に、最適な軟化領域を決定した。
・自動二輪用燃料タンクを想定した試作品の作製
-自動二輪用燃料タンクを想定した寸法約1/2の試作品用の金型一式を作製し、部分軟化熱処理の実施及びそのブランクの深絞り成形実験を行った。その結果、オリジナル材はパンチ接触部55mmで亀裂が生じるものの、部分軟化熱処理を施したブランクでは、目標通りの成形高さ115mmまで絞ることができた。

燃料タンクをアルミニウム合金で製造することができれば、高級感を損なうことなく軽量化でき、運動性能の向上に大きく寄与できるなど多くの付加価値が付与できる。

自動二輪用燃料タンクを想定した寸法約1/2スケールの試作品用の金型において、部分軟化熱処理によって深絞り性が向上することが確認できた。

・特にプレス加工が難しいアルミ材料において、溶接組み立てしている製品の一体プレス化を実現できれば、生産工程を大幅に変革でき、技能的に未熟な作業者でも生産が可能となり、リードタイム短縮や低コスト化を実現できるようになる。
・コストや品質について、事前に予測できない問題を多く抱えている場合においては、プレス加工シミュレーションにより現物試作をすることなく生産検討が可能となるために、事前の設計に対するフィードバックが可能となり、大幅なリードタイム短縮とコストダウンが期待できる。

今回の事業で開発するアルミニウム材料の深絞り技術は、自動二輪のタンクだけではなく、今後活発化する自動車のEV化に伴う車体の軽量化に対する解決策の一つとなると考えられる。現状ガソリン車においても、燃費効率の観点から高級車を中心にアルミニウム材料を使用する開発が進められており、そのための材料開発も行われていることから、今後さらに用途が拡大する可能性があり、これらが実現すればさらに新事業の展開が見込める。

中・大型の自動二輪車用への搭載を目的とした市場拡大が必要