サーボプレスユニットを用いた金属／熱可塑性CFRPの融着締結接合装置の試作開発

当社は締結分野のパイオニアとして、ナットランナーやサーボプレスを軸とした専門メーカーである。自動車用製造ラインのネジ締め機械「ナットランナー」を扱う締結機器メーカーとして、締結分野で培った技術をもとに圧力・測定分野にも展開している。自動車をはじめとする輸送機器では軽量化と高強度化の両立が求められ、金属とCFRPなど多種の複合材料からなる成形品の使用が増えている。

高周波誘導加熱により、金属とCFRTPの融着締結接合装置を試作開発した。加熱には非接触で内部まで均一に瞬時に加熱できる高周波誘導加熱を採用した。成形プレス装置には自社製のフルデジタルサーボプレスシステムを使用し、プレス荷重とプレス距離を自由に設定できるため小さな部品でも高精度成形や精密な制御が可能となった。炭素繊維が樹脂内で連続的に配向されている一方向CFRTPロッドを用いた軽量CFRTPリベットを開発し、締結荷重と沈み込み量を監視しながら締結することで、高精度・高強度の異種材接合を可能にした。試験片でせん断応力と引っ張り応力の検証を行った。

CFRTPリベットを用いた異種材締結が可能となり、電解腐食を防ぐためのコーティングを省けるコストダウンを実現した。燃費を向上させ環境負荷を軽減できる軽量化も実現した。締結部分のせん断応力はアルミリベットの3倍の強度を達成し、スチールボルトの1／5の重量で同程度の強度を示した。2件の国際特許出願および特許化申請を行い、展示会出展や学会発表を通じて大きな反響を得ている。

軽量化・高強度化を活かして他の産業分野への提供を目指す。リベッターの小型化を進め多軸ロボットへの搭載に取り組むとともに、一方向繊維材、射出成形材等のより安価かつ高性能な材料を開発していく。