自動車などモノづくりのグローバル化が進行する中で、技術開発と生産の両方を海外で行う動きも活発になってきています。しかし、これからの自動車で代表される種々の製品、部品などの開発は未だに国内で行われています。 現在自動車の開発で最も注目されているのが、自動車の燃費向上のための車体の軽量化技術です。車体の軽量化では、自動車構成部品の軽量化で、特に注目されるのが金属からプラスチックへの置き換えと金属と同じ強度を持たせるためのCFRP材で代表される複合材料の活用です。このため、日本の国家プロジェクトで数年前から熱可塑性プラスチックCFRPの有効利用のための開発が進められています。 　　熱硬化性プラスチックスCPRPは依然から航空機本体などへの活用が行われてきましたが、熱硬化性プラスチックスCFRPでは、板材等を製作するのに非常に長い時間を要すること等から自動車分野などでは余り活用されなかったのですが、数年前から始まった国家プロジェクトでの熱可塑性CFRP材の開発が進むにつれて自動車車体の軽量化に利用するための動きが急速に進んできています。また、最近のCFRP関連の開発では、熱可塑性樹脂による連続炭素繊維やガラス長繊維などを用いる成形技術の開発も活発になってきています。 本テクニカルセミナーでは、CFRPを用いた熱硬化性プラスチックスに代わって開発が急速に進み実用化も可能になってきた熱可塑性プラスチックスを用いたCFRP材で代表される複合材料プラチック成形技術を主に、炭素繊維複合材料、ガラス長繊維強化複合材料など新たな複合材料を用いた生産性を考えた射出成形の技術開発動向について専門の方々に講演をお願いすることにしました。 　

【コーディネーター】 　東京工科大学　名誉教授　福井 雅彦 先生

第1セッション

米山 猛 氏　（金沢大学 理工研究域 機械工学系 教授）

「熱可塑性CFRPのプレス成形」

現在，自動車の軽量化を図るために炭素繊維強化複合材料の適用がヨーロッパを中心に進んでいる．現在のところ，これまで航空機に活用されている熱硬化性樹 脂を含浸させた炭素繊維複合樹脂を自動車に適用することが主体であるが，将来の量産においては，熱可塑性樹脂を炭素繊維に含浸させた熱可塑性CFRPを活用することが期待されている．本講演では，熱可塑性CFRPのシート（スタンパブルシート）を用いてプレス成形を行う方法について解説する．プレス成形の流れ，プレス成形において考慮する条件，プレス成形現象などについて解説する．

第2セッション

鵜沢 潔 氏  （金沢工業大学大学院工学研究科高信頼ものづくり専攻 教授）

「熱化塑性CFRPの材料開発と成形技術」

自動車用途への実用化を目指す熱可塑性CFRPについて、国内外の開発動向や実用化への技術課題、さらには産官学連携した取り組みの必要性について概説する。 大幅な生産性の向上による低コスト化が期待される熱化塑性CFRPの実用化には、品質とコスト生産性を両立する製造はもちろんのこと、それを実現するための材料や設計までの全体最適化が要される。 川上から川下にわたる垂直連携は効率的な開発を可能にし、さらに、集中研・産学連携によりこれらの適用技術を広く周知させる事は、新たな市場形成の促進にも繋がる。

第3セッション

仲井 朝美 氏　（岐阜大学　工学部 機械工学科 教授）

「連続繊維強化CFRTP のハイサイクル成形要素技術」

連続繊維強化熱可塑性樹脂複合材料を対象とし、ハイサイクル成形における課題について概説する。 熱可塑性樹脂を用いることから、高サイクルでの成形が可能となり、さらに二次加工性やリサイクル性を付与することが出来る。しかし、連続繊維および熱可塑性樹脂を用いることから、強化繊維束への樹脂の含浸が悪いことが問題となっている。また、汎用の自動車にまで普及させるには自動車の生産性に適合する部品製造技術の開発が必要となる。成形サイクルの短縮のためには、以下の三つの観点から取り組む必要があり、その取り組みについて報告する。①繊維状中間材料の開発（含浸距離の短縮）、②繊維／樹脂界面の最適化（界面特性と濡れ性の両立）、③ハイサイクル成形技術の開発。

第4セッション

栃岡 孝宏 氏　（マツダ株式会社 技術研究所 主幹研究員）

「高強度射出成形ガラス長繊維複合材料の開発と実用部品への適用」

スチールを代替可能な射出成形ガラス長繊維強化複合材料を開発し、2002年アテ ンザから、 モジュールキャリアを実用化した。

また、その応用技術として、 超臨界流体発泡射出成形技術を組み合わせたドアモジュール基材を開発し、CX-5 より実用化してきた。

軽量化に対し、樹脂ならではの成形加工性を活かすことがコスト削減に有効であ り、射出成形の形状自由度を活かした部品一体化・機能集約化を果たした。 技術のポイントは、樹脂粘度を極端に下げて成形中のせん断力を下げ、ガラス繊 維の折損を抑制して強度を向上したこと。

さらに、その進化として、発泡技術による軽量化、材料使用量削減に着目し、超 臨界流体とコアバック発泡成形を用いて、微細な気泡で機械物性を保持した表層と、 高発泡で軽量な中心層を形成する技術を開発した。22重量％以上の大幅な軽量化 を達成した。 この技術のポイントは、射出速度や、超臨界CO2濃度の調整によって、表層に直 径約20μmの微細気泡構造を形成し、加えて、コアバック条件の最適化によって、 中心層に気泡壁が厚み方向に配向した直径100±50μmの均質な発泡構造を形成した 「サンドイッチ構造」を射出成形工程で実現したことである。

第5セッション

高井 三男 氏  （株式会社キャップ 代表取締役）

「ＣＦＲＴＰ成形の温間成形法（金型への高周波通電抵抗加熱型での迅速成形法）の紹介」

次世代ものづくりに欠かせない軽量・高強度な部品づくりのためにCFRTP成形品の普及を加速させたいが炭素繊維のプリプレグ素材と成形設備及びその付 帯設備の高コストが足かせとなっている、それらの解決策の一つの方法として、金型を熱可塑樹脂の溶融温度域までの昇温と降温を３分サイクルで賦形と含浸を 同時に行うＣＦＲＴＰの成形法（TAM成形）を開発したので、次のような成果事例として複雑形状でもシワの発生が少ない／０．２程の薄いプリプレグなら ２０枚でも接着が可能／１２Ｋ生クロスと樹脂フイルムの積層したものを賦形と含浸を型内工程で行い曲げ弾性率で５５ＧＭｐ以上の強度が確認できるような界 面処理技術の出現等、それらを、成形事例を交え、長繊維射出成形との複合成形も併せて解説する。

第6セッション

淺沼 伸行 氏  （東芝機械株式会社 射出成形機技術部 主幹）

「オンラインブレンド射出成形機によるCFRP成形技術」

さらなる軽量化が求められる自動車産業において、ＣＦＲＰ製品の実用化は必要不可欠である。 その一方で炭素繊維は非常に高価な材料であるために、その量産化が遅れている。 そこで、ベース樹脂と炭素繊維を可塑化装置内で直接混ぜ合わせながら成形を行うことで 材料費を低減することができるオンラインブレンド射出成形機について紹介する。 また、熱可塑性プリプレグを用いて熱プレス成形と射出成形を同時に行うことができる ハイブリッド成形システムを活用した成形実例についても紹介する。

第7セッション

三浦 浩 氏  （株式会社佐藤鉄工所　常務執行役員）

「ＣＦＲＴＰハイブリッド成形の特徴及びメリットと高速成形装置」

熱可塑性ＣＦＲＰの「連続繊維強化樹脂（プリプレグ）のプレス賦形と 短繊維強化樹脂の射出成形を同一型でワンステップ成形」するハイブリッド 成形は従来の接着やインサート成形に比較し多くの特徴とメリットがある、 ハイブリッド成形の工程、製品のアプリケーションやコストメリットを説明した上で、 量産装置としての成形機や高速加熱・搬送装置に必要な要素技術を、成形品サンプル を見て頂ながら説明する。 また、佐藤鉄工所が保有しお客様の成形技術開発・製品開発に活用している 「技術検討機」の紹介をする。

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