Fraunhofer IPTがJEC World 2019でハイブリッド製造ブレークスルーを強調

Fraunhofer生産技術研究所（IPT、ドイツ、アーヘン、5/D17）は、Fraunhoferレーザー技術研究所（ILT、アーヘン）と共に、産業界14パートナーとのEU研究プロジェクトComMUnionで取り組んだ成果を強調しています。自動車と航空宇宙用途向けに、金属とポリマーマトリックス複合材を組み合わせたハイブリッド軽量設計のための産業プロセスとソリューションを開発しました。

Fraunhofer IPTによれば、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支援テーププレースメントの組み合わせに基づいています。まず、コンポーネントをレーザーで前処理し、特別に開発された定義された粗面構造を提供します。このテクスチャード表面により、後で補強用に使用される連続繊維強化熱可塑性軽量材料を、鋼コンポーネントに直接接合できます。接合は機械的であり、追加の前処理措置や接着剤・接着剤などの追加接着促進剤を必要としません。

予想荷重に特別に適応された熱可塑性繊維強化複合材製の補強材（スティフナー）は、テーププレースメントプロセスでコンポーネントに接合されます。レーザーは接合ゾーンで熱可塑性テープを鋼に局所的に加熱します。マトリックス材料が溶融し、レーザーテクスチャー加工された空洞に流れ込みます。溶融材料の凝固後、埋め込まれた一方向繊維を持つテープが、鋼部品の粗面化された表面に接着します。

Fraunhofer IPTによれば、この2つのレーザープロセスの組み合わせの利点は、コンポーネントの機械的特性を大幅な重量増なしに局所的に改善する必要があるときに顕著になります。テーププレースメント後、硬化操作などの材料統合のための後処理ステップが不要なため、量産に特に適しています。また、精密な局所加熱により、2材料接合時の歪みと残留応力を低減するとされています。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箇所の金属表面に再現性よく適用可能です。さらに、レーザーは工具摩耗の影響を受けません。

プロセスの実行可能性を証明するため、研究パートナーは高張力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。Fraunhofer ILTのキラ・ファン・デル・ストラーテン研究員とFraunhofer IPTのティド・ピーターズ研究員が、自動車業界向け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、ComMUnionプロジェクトの一環としてプロセス組み合わせの機能性を試験・実証しました。このコンポーネントはFraunhoferブースで展示されます。

ComMUnionプロジェクトは、欧州連合のHorizon 2020研究イノベーションプログラムの助成金協定No. 680567によって資金提供されています。

ComMUnion研究プロジェクトの欧州パートナー：

• Aimen Technology Centre、スペイン（コーディネーター）
• Autotech Engineering、AIE、Gestampグループ傘下、スペイン
• AFPT GmbH、ドイツ
• New Infrared Technologies SL、スペイン
• Tecnatom SA、スペイン
• Motofil Robotics SA、ポルトガル
• Philips Photonics GmbH、ドイツ
• Laboratory for Manufacturing Systems and Automation（LMS）— パトラス大学、ギリシャ
• Universidade de Coimbra、ポルトガル
• Missler Software、フランス
• Aciturri Engineering SL、スペイン
• CASP SA、ギリシャ
• Lunovu GmbH、ドイツ
• ESI Group、フランス