４次元ピンポイント渦電流法によるCFRTPの剥離修復とその溶融メカニズムの解明

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K14850
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分18010:材料力学および機械材料関連
• 研究機関: 鈴鹿工業高等専門学校
• 研究代表者: 板谷 年也 鈴鹿工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (00650425)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: CFRTP / 渦電流 / 層間剥離 / 欠陥修復

研究成果の概要

本研究は、新たに開発した４次元ピンポイント渦電流法を用いて熱可塑性炭素繊維強化プラスチック(以下、CFRTP)の欠陥を修復し、実用面で十分な強度を得ることができることを定量的に示すことを目的とした。はじめに、本渦電流法を用いて立体形状のCFRTPに対して、狙いを定めた箇所の溶融を確認した。次に、落球衝撃試験によって発生させた層間剥離を加熱加圧融着し、融着により引張り強さが回復することを示した。CFRTPの繊維破断やペレット部のクラックなどや離部分以外を溶融しすぎると逆に強度低下を招くことがわかった。加えて、CFRTPの内部状態をX線CTで調査し、加熱時間の影響による空隙の分布を明らかにした。

自由記述の分野

非破壊検査

研究成果の学術的意義や社会的意義

熱可塑性炭素繊維強化プラスチック(以下、CFRTP)は、単工程で最終形状へ成形加工するため複雑形状品に対応できる。CFRTP成形品として、自動車車体や小型風力ブレードに利用されており、２次元でなく実用的に３次元のCFRTPの剥離修復の技術開発が期待されている。現在、複雑形状のCFRTPの剥離修復まで適用可能な技術は実用化されておらず、本技術を高度化することで、ピンポイントかつ立体形状のCFRTPの剥離修復まで適用可能できる可能性を示した。そして、CFRTPに発生した剥離を事前に修復することで、力学的強度低下を防ぎ安全性の維持やCFRTP品の再利用といった長寿命化に寄与できる。