NEDOと名大、熱可塑性CFRPのみによる自動車用シャシーの製作に成功

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製作に成功したオール熱可塑性CFRPシャシー

新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と、新構造材料技術研究組合(ISMA)の組合員である名古屋大学ナショナルコンポジットセンター(NCC)は2017年10月16日、熱可塑性CFRP(炭素繊維強化プラスチック)のみによる自動車用シャシーの製作に世界で初めて成功したと発表した。熱可塑性樹脂と炭素繊維を混練するLFT-D工法を用いて実現した。

自動車の軽量化のために有望視される材料としてCFRPがあるが、これまで利用されてきたのは熱硬化性CFRPで、力学的特性に優れるものの成形性・融着性に課題があった。そこで、名古屋大学の石川隆司特任教授らのチームは、NEDOの「革新的新構造材料等研究開発」事業において、成形性・融着性に優れる熱可塑性CFRPに着目。LFT-D(Long Fiber Thermoplastics–Direct)工法を用いた開発に取り組んできた。

LFT-D工法は、ドイツで最初に着想された繊維強化プラスチックの製造方法で、連続的に炭素繊維を供給して熱可塑性樹脂ペレットと混練し、比較的長い炭素繊維長を保って押し出される素材を高圧プレスにかけ、短時間で構造部材を成形する。オートクレーブ(圧力釜)法で必要となる中間工程が不要となるため、熱可塑性樹脂と炭素繊維の供給から最終製品までの一貫自動生産システム構築が可能となる。

LFT-D工法の概念図

今回、同工法を用いて自動車のシャシー部材を1分程度という短時間で成形できた。またロボットを活用した超音波融着システムを構築して複雑な実構造体の高速接合を可能にし、これを用いたシャシー組み立て技術によって、熱可塑性CFRPのみによる自動車用シャシーの製作に成功した。これらにより、材料供給から最終製品までの一貫自動生産による部材コストの低減を可能にした。

今後NCCでは、LFT-D工法で製作される部材の力学的特性向上に取り組むとともに、成形時の反りを抑制した高精度成形技術の確立を目指す。また、超音波融着技術では、鉄鋼材料の接合で用いられるスポット溶接と等価レベルの高速接合技術を開発していくという。またNEDOでは、他の構造材料の開発も推進し、これら異種材料を統合するマルチマテリアル化技術に取り組むとしている。

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