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材料製造プロセス

特に自動車業界で求められる「省エネルギー化」・「低コスト化」・「軽量化」を新技術により製造工法を変更し、これらの要求を解決するものである

岐阜県

丸嘉工業株式会社

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 温間温度制御による結晶粒微細化技術を用いた高強度・高靱性な薄肉中空品の量産技術開発
基盤技術分野 材料製造プロセス
対象となる産業分野 航空・宇宙、自動車、ロボット、産業機械、建築物・構造物、工作機械
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)、高効率化(生産性増加)、低コスト化
キーワード 軽量化、カーボンニュートラル、高強度・高靭性、省エネルギー化、中空部品
事業化状況 実用化に成功し事業化に向けて取り組み中
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、自動車の軽量化に対応するため、川下企業から特に要望が強い自動車エアバッグ用インフレータボトル、ドライブシャフト用中間軸、ステアリング用シャフト等を対象に薄肉中空化、軽量化に取り組む。
目標達成のため、高強度(引張強度1000MPa以上)、高靱性(-40°Cで脆性破面率50%以下)を備え薄肉化(10㎜以下)を実現する「温間温度制御技術を用いた結晶粒微細化」の量産化技術を開発する。

開発した技術のポイント

開発当初困難であった「一次試作データのフィードバックとシミュレーション技術での最適な工程設計」「温間温度制御による結晶粒微細化技術を用いた高強度・高靭性な薄肉中空製品の量産技術開発」「量産に向けた結晶粒微細化の品質保証度の向上」に向けた開発に成功し、温間温度制御による結晶粒微細化技術を用いた高強度・高靱性な薄肉中空製品の量産技術開発を完遂した。

薄肉中空製品の量産モデルライン(金型加熱・プレス・冷却工程)
具体的な成果

・一次試作データのフィードバックとシミュレーション技術での最適な工程設計
-試作した金型の解析、改善金型の製作を繰り返し、本事業に最適な金型設計を行った。
-実製品サイズの1/2金型、簡易試験を利用し、迅速に微細粒発現条件を確立した。また、量産試作金型でも同等の品質を確認できた。

・温間温度制御による結晶粒微細化技術を用いた高強度・高靭性な薄肉中空製品の量産技術開発
-サイクルタイム短縮のための量産技術開発、そのために必要な設備の仕様検討・設計開発作業に取り組み、ライン化でのサイクルタイム10秒以内を達成した。
-実製品サイズ試作の加工条件を試験し、潤滑システムの最適化を行った。

・量産に向けた結晶粒微細化の品質保証度の向上
-結晶粒度と保磁力の相関を明らかにし、ライン速度に合わせた結晶粒径の数値化を行える測定法を確立した。
-インラインでサイクルタイム10秒以内に保磁力を全数非接触で測定できる装置を開発した。

薄肉中空製品の量産モデルライン(ブランク洗浄・被膜・加熱工程)
研究開発成果の利用シーン

自動車エアバッグ用インフレータボトル、ドライブシャフト用中間軸、ステアリング用シャフトなど、高強度、高靭性が求められ、さらに軽量化へのニーズが強い各種業界の金属部品に利用できる。

高強度・高靱性な薄肉中空製品の加工例

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

エアバッグ用インフレータボトルについて、2021年までにサンプルを出荷、川下企業での性能評価を行う。その後2023年から量産販売を開始し、245万本/年の受注を狙う予定である。同時に展示会出展などでの新規取引先、新分野開拓により更なる売上増を目指す。ステアリング用シャフトは現行置き換えが不可能につき新規顧客のアイテムで高強度鋼管の採用を狙う。

提携可能な製品・サービス内容

加工・組立・処理

製品・サービスのPRポイント

温間温度制御により結晶粒微細化した鉄材の薄肉中空品は、引張強度1,000MPa以上の強度を持つ材料(アルミ合金、チタン合金、炭素繊維+プラスチック、ステンレス鋼)と比較した際、軽量化だけでなく引張強度、比強度、リサイクル性、価格、さらには移住性スペース(小型化)、人間の安全性(衝突事故)においても優位性がある。

結晶粒微細化の状態
今後の実用化・事業化の見通し

温間温度制御は極めて汎用性が高く、将来性もあるため、鉄系以外のステンレス鋼パイプ、純チタン・チタン合金パイプなどの鋼管加工の検討を行い、新たな事業展開を進めていく。
またロボット、工作機械、建設機械分野についても、本研究の成果により各種部品の小型化に応えられることから更なるシェア増加が期待できる。

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 丸嘉工業株式会社
事業管理機関 公益財団法人岐阜県産業経済振興センター
研究等実施機関 国立大学法人岐阜大学

サポイン事業者 企業情報

企業名 丸嘉工業株式会社(法人番号:5200001007531)
事業内容 自動車部品製造
社員数 130 名
本社所在地 〒504-0957 岐阜県各務原市金属団地68番地
ホームページ http://maru-y.co.jp/
連絡先窓口 代表取締役社長 土田雄一郎
メールアドレス yuichiro@maru-y.co.jp
電話番号 058-382-7171