【ものづくり】オートモーティブワールド2018：CFRP部品・プラスチック成形加工技術の展示

  連続繊維熱可塑材料のTEPEX(PA系)と長繊維強化PAのハイブリッド成形で得られた高強度・高剛性のブレーキペダル成形品。
　*PA: Polyamide ポリアミド

  ブレーキペダルは重要保安部品であり、これまで樹脂化が非常に困難な部品の1つであったが、この技術により、2014年に初めて製品化に成功したのこと。今回展示された成形品は製品化の第2弾で、Porscheに搭載されている。その後さらに採用が進んでいるという。

  同社ブースには、ホンダのFCVに搭載されたリアバンパービームなども展示されていた。なお、ブレーキレバーについては続報レポートで紹介する。

  CFRTP製のシフトレバーは、ヒート＆クール金型による型内同時成形により、高付加価値化を実現した製品。

  同社はCFRTPの優れた成形技術などを開発、自動車分野への適用を図っている。

• CFRTPのハイブリッド成形技術 (プレス成形技術 + 射出成形技術 + 金型設計技術を融合)
• CFRTP + 金属の一体成形技術
• CFRTPの高強度・低コスト接合技術 など

  CFRP単体では成形品の厚みを増しにくいという課題を克服するため、変性PPEの発泡体SunForceをCFRPのコア材として使用し、更なる軽量化と高剛性を両立した(CFRP単体より25%軽量化)。
　*PPE: Polyphenyleneether ポリフェニレンエーテル

製品の特長：

• 優れた難燃性(非ハロゲン難燃UL94 V0)、軽量性、設計の自由度、寸法精度、断熱性
• 高温剛性・強度・設計自由度はCFRPコア材に適し、複合した素材は金属やCFRP単体と比較して軽量化が可能

CFRP成形加工

• CFR(T)P成形システムなど　（IHI物流産業システム）
• C(G)FRTP ハイブリッド成形システム　（佐藤鉄工所）
• CFRP成形活用可能な金型誘導加熱システム　（ロックツール）

　*C(G)FRTP: Carbon (glass) fiber reinforced thermo plastics 炭素（ガラス）繊維強化熱可塑性樹脂

  佐藤鉄工所の複合材ハイブリッド成形は、ホンダClarity Fuel Cellのリアバンパービーム（右画像）に採用されている。
　展示パネル： ハイブリッド成形 / システムエンジニアリング

  同社では自動車の電動化に伴って軽量化ニーズが高まり、CFRPの車載用途が拡大すると見ているが、未だ急速に採用が増える動きは見られず、今後の進展に期待しているという。

  NCC次世代複合材料研究会(*1)とコンポジットハイウェイコンソーシアム(*2)による共催ブースには、CFRP関連企業が約20社出展し、新たな材料や工法等を展示していた。

(*1) 複合材料に関する有志の企業、研究機関等を対象とした研究会
(*2) 東海北陸地域のCFR(T)Pの研究開発・人材育成等を目的とした各種研究機関による組織

  CFRP共催ブースの中で注目された展示をいくつか紹介する。

  熱可塑性ランダムシートFlexcarbonは、量産可能なプレス成形用CFRTPプリプレグシート。CFを極薄に開繊し、熱可塑性エポキシ樹脂を完全含浸させた薄肉テープ片の散布・積層を装置化した。等方性でボイドレスな高品質シートでありながら、生産効率が高い。
  *CF: Carbon fiber 炭素繊維

  自動車やスポーツ・産業分野での製品化に取り組んでいる。

  コミングルヤーンDUALONは、熱可塑CFRP(CFRTP)のためのプリプレグヤーン(炭素繊維：PAN系、樹脂繊維：芳香族PA)に相当する繊維。
　*PAN: polyacrylonitrile ポリアクリロニトリル
　　PA: Polyamide ポリアミド

　DUALONの特徴：
・高い含浸特性とテキスタイル加工性を実現
・任意の炭素繊維含有率に作成可能
・任意の樹脂繊維をマトリックスとして使用可能
・炭素繊維の繊度も特に選ばない
・炭素繊維と樹脂繊維の高次元での分散によってCFRTPの高サイクル成形を実現

  TAM (Thermo Assisted Molding)成形法は、キャップが独自に開発した金型のヒート＆クール成形技術。

  金型の温度を樹脂の融点よりも高い最高400℃にするのが特徴。短時間で金型温度を上下できるため、金型で素材を賦形*するだけでなく、炭素繊維に樹脂を含浸させる工程も同時に行うことができる。高価な熱可塑性プリプレグが不要になり、材料コストを大幅に引き下げられる。
　*賦形（ふけい）：素材を削らずに変形させて製品を成形する方法。

  キャップは、熱可塑性樹脂と炭素繊維織布のホットスタンピング成形、連続繊維CFRPと長繊維強化熱可塑性樹脂とのハイブリッド成形も行い、各種CFRTP製自動車部品も展示していた。

  CF-SS (Carbon Fiber Stampable Sheet)は、マトリックス樹脂にPMMA、PA6、PA12、PCなどを使用し、各種CFを補強した熱可塑性樹脂で、分単位の高速プレス成形が可能。
　*PMMA: Polymethyl methacrylate ポリメチルメタアクリレート
　　PA: Polyamide ポリアミド
　　PC: Polycarbonate ポリカーボネート
　　CF: Carbon fiber 炭素繊維

 成形法としては、スタンパブル成形、ヒート＆クール成形、インサート成形が可能で、自動車の内装、外板等の用途に使用されている。

  サクションブロー成形は、2次元ブローや射出成形といった従来の成形法では対応できなかった「長く、複雑な形状のダクト」をワンプロセスで成形可能な成形法である。

  サクションブロー成形法のメリット：

• バリが発生しない
• 製品に溶着部分が発生しないため耐圧強度が高い
• 長尺物の成形が可能
• サイクルタイムが短い
• 外観が良い
• 肉厚を均一にできる(パリソン肉厚制御機構)

  3次元形状で材料（高耐熱TPCとPBT）を置換しながらブロー成形したエンジンルーム内の耐熱エアダクト。

  軟質のTPCと硬質のPBTを置換しながら成形し、高耐熱で柔軟性を持つ複雑な性質を兼ね備えたダクトが得られる。PBTとTPCは相溶性が良好なため、両材料の組成を変えながら成形ができる。
　*TPC: Thermoplastic copolyester 熱可塑性ポリエステル
　　PBT: Polybutylene terephthalate ポリブチレンテレフタレート

  発泡成形材を用いて、軽さに加え、空力、耐熱、吸音の複合性能を備えた世界最軽量のPP製フロアアンダーカバー。
 *PP: Polypropylene ポリプロピレン

  ユニプレスが独自に考案したUSS工法は、材料を溶かしてシート状に伸ばし、連続プレス成形を行う一貫生産システム。射出成形の2～3倍速のスピードで成形でき、大型製品を薄肉、軽量、低コストで生産できる。トリミングして残った断片は工程内リサイクルが可能。
 *USS: UNIPRES sheet stamping

  ホットメルトモールディング(HMM)は熱可塑性接着剤を電子部品に直接射出成形する成形法で、優れた封止性能を発揮する。自動車用途においては比較的新しい成形法といえる。

  使用される材料は、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリウレタン系のホットメルト接着剤である。右画像のオートマチックトランスミッション部品にはポリアミド系接着剤を使用。