研究開発された技術紹介

目的は、リサイクル炭素繊維を用いた不連続繊維一方向強化テープの開発と、その最適成形法の確立である。二軸混練押出のあとに延伸でテープ化し、高繊維体積含有率・高配向・繊維長分布の制御を検討した。併せて3Dプリンティング、ロボット積層、ホットプレス、スタンプフォーミングでスポーツ・宇宙用途へ適用性を検証した。

・材料・装置
-二軸混練押出機+可変式スリットダイスで薄層テープを安定製造
・配向・評価
-ダイス内配向のシミュレーション、熱伝導・画像解析・TMAを用いた配向・繊維長・線膨張の新評価法を整備
・成形
-不連続繊維一方向強化フィラメントを試作し、専用ノズルで3Dプリント可能化

・rCFを用いたduDテープの高Vf化・高配向化・繊維長分布制御に関する研究
-Vfを50%近くまで高めかつ薄層でフレキシブル性を維持したrCF/バイオ由来PA11系の低環境負荷dUDテープの開発に成功
-ピッチ系CFが液晶ﾎﾟﾘﾏｰ(LCP)内に高充填された3Dプリンター用のdUDフィラメントを開発し1ppm/Kの線膨張率(軸方向)を実現
・duDテープの特徴を最大限活かす成形法の開発とスポーツ用途や宇宙用途への適用研究
-rCF/PA11のdUDテープをホットプレス、スタンプ成形など、熱可塑性複合材料で多用される成形インフラに適用しスポーツ用の部材成形
-ピッチ系CF/LCPのdUDフィラメントを用いてFDM方式の3Dプリンターにより、宇宙用ブラケット部材やダクト部材を3Dプリント。

知財戦略としては、本事業で開発する技術、材料、および部材のそれぞれにおいて特許の取得を目指し、知的財産権の確保とノウハウの保護を図る。また、取得した知的財産を丸八が自社の事業に活用するほか、知的財産のラインセンスビジネスを検討する。また、本研究ではrCF を活用した技術や製品を開発することから、丸八がrCF を利用して製造するメーカーに対して、得られた知的財産権のライセンス利用許諾を行う。rCF の有効活用を可能とすることで、その出口戦略が明確になり市場拡大にも貢献すると考える。

・スポーツ:不連続繊維一方向強化テープのテーラードブランク化により、ソールやゴルフクラブヘッドを軽量・高反発に設計
・宇宙:低線膨張の3Dプリント部材でブラケットやダクトを軽量・省スペース化
・量産:プレス/スタンピング/自動積層に適合し、既存設備で展開可能

二軸混練装置と引取機構を導入し、薄層テープの安定製造体制を確立した。評価系は配向・繊維長・線膨張の基準化まで整備し、スポーツ向けはホットプレス試作、宇宙向けは3Dプリントでブラケット・ダクトの形状実証を完了。今後はボイド低減と比剛性向上を進める。

・成形自在
-テープ/ロッド/ブロック形状で各種プロセスに適合
・高機能
-比強度55kN・m/kg以上、特定温度域で線膨張1ppm/K級
・運用容易
-既存のプレス・スタンピング・ATLに直結可能

スポーツ分野ではミズノ株式会社向けにサンプル出荷を実施後に採用拡大を狙い、宇宙分野では株式会社SPACE WALKER案件を起点に、国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構の枠組みも活用して実証と認定取得を進める。ボイド低減で見掛け繊維体積含有率を引上げ、比剛性目標の達成を図る。

・duDテープ加工条件の適正化
・duDテープ品質評価手法の確立
・CF/LCP低線膨張率材の開発
・アプリケーションを意識したduDテープ、duDフィラメントを用いた部材成形

本研究開発の新たな用途先などを探索するに当たり協業できる技術開発営業が出来る連携先や新規用途獲得に向けた情報を有する研究機関などを希望します。