EUプロジェクト「ComMUnion」は、ハイブリッド金属およびポリマーマトリックス複合材料の工業プロセスを開発しています

近年、重量、ひいてはエネルギーと資源を節約する必要性に応えて、モビリティと輸送のアプリケーション向けの軽量コンポーネントの需要が急増しています。

鋼でできており、繊維強化プラスチックで局所的に機能化されたハイブリッドコンポーネントは、高い機械的性能と軽量を兼ね備えています。このような構造物の費用効果の高い大量生産につながる製造プロセスの需要が急速に高まっています。 EUの研究プロジェクト「ComMUnion」では、ドイツのアーヘンに拠点を置く2つのフラウンホーファー研究所（フラウンホーファー生産技術研究所（IPT）とフラウンホーファーレーザー技術研究所（ILT））が、産業界、研究、学界の14のパートナーと協力して取り組んでいます。、自動車および航空宇宙用途向けの金属およびポリマーマトリックス複合材料を組み合わせることにより、ハイブリッド軽量設計のための産業プロセスおよびソリューションを開発します。

新しいハイブリッド製造プロセスは、レーザーテクスチャリングとレーザーアシストテープ配置の組み合わせに基づいています。コンポーネントは最初にレーザーを使用して前処理され、特別に開発された、正確に定義された粗い表面構造を提供します。テクスチャード加工された表面により、後で補強に使用される連続繊維強化熱可塑性軽量材料を鋼部品に直接接着することができます。その場合、接着は機械的であり、追加の前処理手段や、接着剤や接着剤などの追加の接着促進剤は不要です。

補強要素は繊維強化熱可塑性プラスチックでできており、特に予想される荷重に適合し、テープ配置プロセスを使用してコンポーネントに接合されます。レーザーは、鋼への接合ゾーンで熱可塑性テープを局所的に加熱します。マトリックス材料が溶けて、レーザーテクスチャー加工されたキャビティに流れ込みます。溶融材料が固化した後、一方向繊維が埋め込まれたテープが鋼部品の粗面に付着します。

大量生産に適した複合プロセス

これら2つのレーザープロセスを組み合わせる利点は、コンポーネントの重量を大幅に増やすことなく、コンポーネントの機械的特性を局所的に改善する必要がある場合に正確に発揮されます。このプロセスは、テープの配置後に材料を固めるために硬化操作などのさらなる後処理ステップが必要ないため、大量生産に特に適しています。さらに、精密な局所加熱により、2つの材料を接合する際の歪みと残留応力が減少します。 Fraunhofer ILTで開発されたレーザーテクスチャリングプロセスは、テクスチャが必要な場所で、金属表面に再現可能な方法で適用することもできます。さらに、レーザーは工具の摩耗を受けません。

最初のハイブリッド車のボディパーツは、デモンストレーターコンポーネントとしてすでに完成しています

研究パートナーは、概念実証の形でプロセスの適用性を検証するために、高強度鋼と一方向繊維強化熱可塑性テープで作られた最初のデモンストレーターコンポーネントを完成させました。2人のフラウンホーファー研究者Kira van der FraunhoferILTのStraetenとFraunhoferIPTのTidoPetersは、ComMUnionプロジェクトの一環として、プロセスの組み合わせの機能をテストおよび証明するために、自動車業界向けのボディコンポーネントであるハイブリッド軽量ロッカーパネルを製造しました。

プロジェクトパートナーは、2019年3月12日から14日にパリで開催された軽量建設見本市JEC Worldで、AZLが主催する「CompositesinActionArea」でプロの訪問者にコンポーネントを紹介しました。

「ComMUnion」プロジェクトは、助成金契約No.680567に基づく欧州連合のHorizon2020 Research and InnovationProgramによって資金提供されています。