Spur gear manufacturing study using CFRTP
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20K04191
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
Tatsuno Daichi 金沢大学, 設計製造技術研究所, 助教 (30714159)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
米山 猛 金沢大学, 設計製造技術研究所, 研究協力員 (30175020)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | CFRTP / 歯車 / 鍛造 / 長繊維 / 不連続繊維 / 炭素繊維強化熱可塑性樹脂 / 熱可塑性CFRP / 歯車成形 / 繊維流動 / 繊維配向 / 強度 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は，同じ重量の鋼鉄と比較して約10倍の強度がある炭素繊維強化樹脂(CFRP)を使って，軽くて強度の高い歯車を成形する方法を開発することが目的である．繊維を短く切って成形性を高めた熱可塑性CFRPを金型内で鍛造成形する際，繊維がどのように流動して歯車が形成されるのか，高い強度の歯車を製作するにはどのような繊維配向が望ましいのか，適切な配向を実現するための材料および加工条件はどのようなものか，を明らかにする．
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| Outline of Final Research Achievements |
A spur gear manufacturing process using carbon fiber reinforced thermoplastic(CFRTP) was developed. Specifically, a cylindrical block called billet was made from unidirectional CFRTP chips 30 mm long, and heated to compress and deform it in a gear die to form spur gears without cutting fibers. Considering the fiber flow during the deformation process, we found that by alternating dozens of layers of circumferential and axial fibers on the billet surface, it is possible to form carbon fiber layers along the gear after forming and reduce the variation in tooth strength.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究の手法では繊維を切らず，かつ繊維体積密度が50%程度の歯車を成形することできるため高い強度の歯車を成形できる．一般的な射出成型で製作される歯車に対して高い強度を有するため，より高い負荷に対応した歯車の実現につながる．また，成形過程での変形メカニズムを解明したうえで，適切なビレット設計法を明らかにした点で，歯車以外のCFRTP成形に応用可能な知見を得ることができた．
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Report
(4 results)
Research Products
(4 results)
