2017 Fiscal Year Annual Research Report
Process Clarification and Practical Realization of Direct In-situ Processing Method of Carbon Fiber Reinforced Thermoplastics
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25220914
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
石川 隆司 名古屋大学, ナショナルコンポジットセンター, 特任教授 (90358630)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
名波 則路 日本大学, 理工学部, 助手 (20755524)
佐宗 章弘 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40215752)
池田 忠繁 中部大学, 工学部, 教授 (40273271)
仙場 淳彦 名城大学, 理工学部, 准教授 (60432019)
田邊 靖博 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70163607)
酒井 武治 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (90323047)
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| Project Period (FY) |
2013-05-31 – 2018-03-31
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| Keywords | 複合材料・物性 / 航空宇宙工学 / 炭素繊維強化熱可塑樹脂 / テーププレイスメント / 衝突破壊 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．直接その場成形法の実現可能性評価と成形プロセスの解明
炭素繊維(CF)開繊糸とPAシートを、レーザ加熱により、直接含浸および積層し、炭素繊維強化複合材（CFRP）を成形する手法の実現を目指し、積層パラメータと強度・剛性・含浸性の関係を検討してきた。その結果、装置の仕様範囲において加熱用半導体レーザの入射角度、加圧用ローラの寸法や材質に関して最適な仕様を見いだし、積層速度1.8m/minで含浸・積層した積層板が、熱プレス法で成形した積層板の120%以上の曲げ強度を有し、目標としていた、「送り速度1m/min以上で、熱プレス法の70%以上の強度の実現」を達成することができた。
ガラスローラを使い、ローラ内にレーザを透過させることで、加圧部内に加熱部を設ける含浸システムにおいては、送り速度5～20mm/sまで範囲で含浸部を観察できたが、試料全体にわたって一様に良好に含浸した結果は得られなかった。今後、引き続き熱カメラなどを使って、樹脂を良好に溶融することが可能な条件を見つけ出し、含浸性の向上を図る予定である。
２．CFRPの破壊プロセスの解明
CFとPAまたはエポキシ(EP)からなるCFRPに球状飛翔体を衝突させる衝撃試験を行い、(1) CFは、強度も重要だが、１本が支えることができる荷重が大きいほど、大きな変形を伴いながら飛翔体の運動エネルギを大きく散逸できること、(2) 機械的物性が類似であれば、衝突試験に対するPA-CFRPとEP-CFRPとの応答性には大きな相違がないこと、(3) CFと樹脂との接着力がCFRPの破損領域体積・破片飛散量・飛翔体の運動エネルギ散逸能に大きな影響を及ぼしていること、さらに、(4) 本研究で確立した３次元観察・解析法を利用することで、試料の変形を定量的に捉えることが可能となり、エネルギ散逸機構の詳細解明に貢献できることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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