研究開発された技術紹介

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。

・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。

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。

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。

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。

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。