| 研究課題/領域番号 |
20K04191
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分18020:加工学および生産工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 金沢大学 |
|---|
研究代表者 |
立野 大地 金沢大学, 設計製造技術研究所, 助教 (30714159)
|
|---|
| 研究分担者 |
米山 猛 金沢大学, 設計製造技術研究所, 研究協力員 (30175020)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
|
|---|
| キーワード | 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 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
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．
|
| 研究成果の概要 |
軽くて強度の高い炭素繊維強化熱可塑性樹脂(CFRTP)を用いて平歯車を成形するプロセスを開発した．具体的には，長さ30mm程度の一方向繊維CFRTPチップを熱と圧力で固めたビレットと呼ぶ円柱状のブロックを製作し，これを加熱して歯車金型内で圧縮変形することで，繊維を切らずに平歯車を成形した．変形過程での繊維の流動を考慮し，ビレット表面に円周方向と軸方向の繊維を交互に数十層重ねたものにすることで，成形後の歯車に沿って炭素繊維層を形成することができ，歯の強度のばらつきを低減できることを見出した．
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
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．
|
