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炭素繊維強化熱可塑性プラスチックの電気式融着手法の開発と融着メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number 15J00687
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Materials/Mechanics of materials
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

田邉 大貴  大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords熱可塑性CFRP / 融着接合 / CF/PPS / 電気式融着 / 抵抗発熱体 / 開繊炭素繊維 / 引張せん断強度 / 炭素繊維強化熱可塑性プラスチック / 電気式融着接合 / 抵抗融着
Outline of Annual Research Achievements

本研究は,繊維強化プラスチック(FRP)の中でも電気自動車や産業機器分野への適用拡大が期待される炭素繊維強化熱可塑性プラスチック(熱可塑性CFRP)の融着接合技術に着目し,種々の形態を有する炭素繊維製の抵抗発熱体に電圧を印加することによって生じるジュール発熱を利用した電気式融着手法を新たに開発し,印加電圧や印加電流および通電時間等の種々の融着パラメータが融着挙動および接合強度に及ぼす影響を調査し,その複雑な融着メカニズムを解明することを目的とする.この研究目的を達成するために,①炭素繊維を用いた抵抗発熱体の開発,②融着条件の適正化,③接合強度の向上と強度発現メカニズムの解明および④融着メカニズムの解明の4つの研究課題項目に分類し,研究を実施した.平成27年度の研究成果を踏まえて,炭素繊維を抵抗発熱体として用いた融着試験片の接合強度や強度発現メカニズムを調査するために,共同研究機関で保有している非接触式三次元ひずみ分布計測装置で観察しながら,引張せん断試験や曲げ試験を行った.動的なひずみ分布計測を行うことで,種々の抵抗発熱体が融着部に与える影響を解明した.また,提案する融着手法の大型部材への適用可能性を調査するため,融着試験片の形状アスペクト比が融着挙動に与える影響を実験的に調査し,融着メカニズムを明らかにした.また,開繊炭素繊維,一方向プリプレグシートおよび織物材を抵抗発熱体として適用し,種々の抵抗発熱体が融着挙動に及ぼす影響を明らかにした.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] Effects of Fiber Reinforcement Pattern on High Frequency Induction Heating Behavior of Unidirectional and Woven CFRTP Laminates2016

    • Author(s)
      田邉 大貴,倉内 海,西籔 和明,倉敷 哲生
    • Journal Title

      Journal of the Society of Materials Science, Japan

      Volume: 65 Issue: 8 Pages: 611-617

    • DOI

      10.2472/jsms.65.611

    • NAID

      130005405073

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects of near-infrared heating and high frequency induction roller heating in continuous tape layup molding of CFRTP2016

    • Author(s)
      田邉 大貴,今村 翔太,西籔 和明,倉敷 哲生
    • Journal Title

      Transactions of the JSME (in Japanese)

      Volume: 82 Issue: 843 Pages: 16-00115-16-00115

    • DOI

      10.1299/transjsme.16-00115

    • NAID

      130005285802

    • ISSN
      2187-9761
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects of processing parameters on electro-fusion joining of CF/PPS composites using carbon fiber heating elements2015

    • Author(s)
      田邉 大貴,西籔 和明,倉敷 哲生
    • Journal Title

      Transactions of the JSME (in Japanese)

      Volume: 81 Issue: 826 Pages: 15-00005-15-00005

    • DOI

      10.1299/transjsme.15-00005

    • NAID

      130005084367

    • ISSN
      2187-9761
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 高周波誘導加熱コイルを用いた熱可塑性CFRP積層板の連続融着接合に及ぼす影響因子2017

    • Author(s)
      田邉 大貴,河村 優介,西籔 和明,倉敷 哲生
    • Organizer
      第8日本複合材料合同会議(JCCM-8)
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス工学部2号会館
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 一方向および織物炭素繊維抵抗発熱体を用いた熱可塑性CFRPの電気式融着接合2017

    • Author(s)
      田邉 大貴,窪堀 文夫,西籔 和明,倉敷 哲生
    • Organizer
      第8日本複合材料合同会議(JCCM-8)
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス工学部2号会館
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 炭素繊維強化フェノキシ樹脂複合材料の加熱プレス成形と力学的特性評価2016

    • Author(s)
      嶋田 翔太,田邉 大貴,西籔 和明
    • Organizer
      日本機械学会 機械材料・材料加工部門,第24回機械材料・材料加工技術講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学国際会議場
    • Year and Date
      2016-11-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 織物CF/PPS積層板の加熱プレス成形における酸化劣化挙動の評価2016

    • Author(s)
      中本 毅,鉦打 大輔,田邉 大貴,西籔 和明
    • Organizer
      日本機械学会 機械材料・材料加工部門,第24回機械材料・材料加工技術講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学国際会議場
    • Year and Date
      2016-11-25
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Resistance Welding of Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Composites Using Carbon Fiber Heating Element2016

    • Author(s)
      Daiki Tanabe, Fumio Kubohori, Shota Imamura, Kazuaki Nishiyabu and Tetsusei Kurashiki
    • Organizer
      3rd International Conference and Exhibition on Thermoplastic Composites (ITHEC2016)
    • Place of Presentation
      Bremen, Germany
    • Year and Date
      2016-10-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 熱可塑性CFRPの直接加熱による融着接合技術の開発2016

    • Author(s)
      田邉 大貴,窪堀 文夫,西籔 和明,倉敷 哲生
    • Organizer
      2016年度 JCOM若手シンポジウム
    • Place of Presentation
      海峡メッセ下関
    • Year and Date
      2016-08-22
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Resistance Welding of Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Composites Using Spread Carbon Fiber Heating Element2016

    • Author(s)
      Daiki TANABE, Fumio KUBOHORI, Kazuaki NISHIYABU, Tetsusei KURASHIKI
    • Organizer
      The seventeenth European Conference for Composite Materials (ECCM17)
    • Place of Presentation
      Munich, Germany
    • Year and Date
      2016-06-26
    • Related Report
      2016 Annual Research Report 2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Continuous Tape Layup Molding of CFRTP Using Near-infrared Heating and High Frequency Induction Roller Heating2016

    • Author(s)
      Daiki TANABE, Shota IMAMURA, Hongfei Jiang, Kazuaki NISHIYABU, Tetsusei KURASHIKI
    • Organizer
      The seventeenth European Conference for Composite Materials (ECCM17)
    • Place of Presentation
      Munich, Germany
    • Year and Date
      2016-06-26
    • Related Report
      2016 Annual Research Report 2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Effects of Heating Conditions on High Frequency Induction Welding Behavior of Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Composites2016

    • Author(s)
      Daiki TANABE, Kai KURAUCHI, Yusuke KAWAMURA, Kazuaki NISHIYABU, Tetsusei KURASHIKI
    • Organizer
      The seventeenth European Conference for Composite Materials (ECCM17)
    • Place of Presentation
      Munich, Germany
    • Year and Date
      2016-06-26
    • Related Report
      2016 Annual Research Report 2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 織物熱可塑性CFRP積層板を用いた加熱プレスハイブリッド射出成形2016

    • Author(s)
      田邉 大貴,西向 孝史,松村 亮太,西籔 和明,倉敷 哲生
    • Organizer
      日本繊維機械学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪科学技術センター(大阪府大阪市西区)
    • Year and Date
      2016-06-03
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 開繊炭素繊維を抵抗発熱体に用いた熱可塑性CFRPの電気式融着接合2016

    • Author(s)
      田邉 大貴,嶋田 翔太,西籔 和明,倉敷 哲生
    • Organizer
      第7回日本複合材料合同会議(JCCM-7)
    • Place of Presentation
      京都府民総合交流プラザ 京都テルサ(京都府京都市南区)
    • Year and Date
      2016-03-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 高周波誘導コイル加熱による一方向および織物熱可塑性CFRPの融着接合2016

    • Author(s)
      田邉 大貴,倉内 海,河村 優介,西籔 和明,倉敷 哲生
    • Organizer
      第7回日本複合材料合同会議(JCCM-7)
    • Place of Presentation
      京都府民総合交流プラザ 京都テルサ(京都府京都市南区)
    • Year and Date
      2016-03-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 近赤外線および高周波誘導ロール加熱による熱可塑性CFRPテープ連続積層成形2016

    • Author(s)
      田邉 大貴,今村 翔太,姜 鴻飛,西籔 和明,倉敷 哲生
    • Organizer
      第7回日本複合材料合同会議(JCCM-7)
    • Place of Presentation
      京都府民総合交流プラザ 京都テルサ(京都府京都市南区)
    • Year and Date
      2016-03-16
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 熱可塑性CFRP積層板の高周波誘導融着接合における加熱条件の影響2015

    • Author(s)
      田邉 大貴,倉内 海,西籔 和明,倉敷 哲生
    • Organizer
      日本機械学会 2015年度 年次大会
    • Place of Presentation
      北海道大学 工学部(北海道札幌市北区)
    • Year and Date
      2015-09-13
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 複数の加熱源を用いた一方向CFRTPプリプレグテープ連続積層における融着挙動2015

    • Author(s)
      田邉 大貴,今村 翔太,西籔 和明,倉敷 哲生
    • Organizer
      日本機械学会 2015年度 年次大会
    • Place of Presentation
      北海道大学 工学部(北海道札幌市北区)
    • Year and Date
      2015-09-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Effects of Processing Conditions in Unidirectional Carbon Fiber Thermoplastic Prepreg Tape Laying Using Near Infrared heater2015

    • Author(s)
      Daiki Tanabe, Kazuaki Nishiyabu and Tetsusei Kurashiki
    • Organizer
      The 4th Asian Symposium on Materials & Processing (ASMP2015)
    • Place of Presentation
      Lombok Raya Hotel, Indonesia
    • Year and Date
      2015-08-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of Processing Conditions in Unidirectional Carbon Fiber Thermoplastic Tape Laying2015

    • Author(s)
      Daiki Tanabe, Kazuaki Nishiyabu and Tetsusei Kurashiki
    • Organizer
      20th International Conference on Composite Materials (ICCM20)
    • Place of Presentation
      Bella Center, Copenhagen, Denmark
    • Year and Date
      2015-07-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Book] 型技術2015年5月号,熱可塑性CFRPの量産・再利用のための型技術2015

    • Author(s)
      西籔 和明,田邉 大貴
    • Total Pages
      5
    • Publisher
      日刊工業新聞
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      2015 Annual Research Report
  • [Book] “CFRPの成形・加工・リサイクル技術最前線” 第5章 接着接合技術 第1節 「CFRP積層板の電気式融着接合技術」2015

    • Author(s)
      西籔 和明,田邉 大貴
    • Total Pages
      8
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
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      2015 Annual Research Report
  • [Book] 熱可塑性CFRP技術集” 第4章 リサイクル技術 第1節 熱可塑性CFRPのマテリアルリサイクル2015

    • Author(s)
      西籔 和明,田邉 大貴
    • Total Pages
      10
    • Publisher
      サイエンス&テクノロジー
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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