超軽量薄肉構造を実現する高比強度材料の精密スプリングバックフリー成形

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22246093
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 柳本 潤 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90220194)
• 研究分担者: 杉山 澄雄 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (90242122)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 超軽量構造 / 金属薄板 / CFRP薄板 / 異材接合 / 成形性 / 構造最適化 / サンドイッチ成形 / 温間成形

研究概要

超軽量薄肉構造体は輸送機器や建築物等を代表する構造材料に利用することで、構造体のエネルギー利用効率の向上でき広い普及が見込まれるため、その研究の社会的意義は大きい。超軽量構造体を実現するためには高い比強度が要求されるが、比強度を高めると低延性に起因する成形性の低さや弾性回復に起因するスプリングバックなど成形不良の問題が生じ、それらの解決は現在の課題である。成形性や成形不良の発生には温度依存性があり、温間加工を利用することで成形性の改善や成形不良のない成形が実現可能となる。
本研究の目的は、高比強度材料の高温精密スプリングバックフリー成形による、超軽量薄肉構造の実現であり、本年度は、鋼材に対して10倍程度高い比強度を実現できる炭素繊維強化複合材料(CFRP)に焦点を当てて研究を進めた。具体的には(1) CFRP薄板の温間成形での成形性等基礎データの取得、(2) 成形性に優れたCFRP薄板の内部構造の検討、(3) ガラス維強化樹脂(GFRP)-金属間の接合技術の確立の3項目について研究を行った．これらの実験にはフリーモーション制御を実現するデジタルサーボプレスを活用した。
(1)と(2)に関しては100℃の温間での張出し・穴広げ試験を行った。成形性が有利になるような内部構造の提案と成形試験を繰り返して行うことで、より成形性の高い構造を提案した。(3)に関しては金属薄板とGFRP板の化学接着と塑性変形を利用したハイブリッド接合に関する知見を追加実験するとともに整理し、適用可能性の検討を行った。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Applicability of Adhesive Embossing Hybrid Joining Process to Glass-Fiber-Reinforced Plastic and Metallic Thin Sheets (2014)
  • 著者名/発表者名: Z.Q. Huang, S. Sugiyama and J. Yanagimoto
  • 雑誌名: Journal of Materials Processing Technology 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2013.11.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] CFRP薄板の冷間・温間V曲げ成形 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池内健義，柳本 潤
  • 雑誌名: 塑性と加工 巻: 54 ページ: 973-977
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hybrid Joining Process for Carbon Fiber Reinforced Thermosetting Plastic and Metallic Thin Sheets by Chemical Bonding and Plastic Deformation (2013)
  • 著者名/発表者名: Z.Q. Huang, S. Sugiyama and J. Yanagimoto
  • 雑誌名: Journal of Materials Processing Technology 巻: 213 ページ: 1864-1874
  • DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2013.04.015
  • 査読あり
• [学会発表] Cost Effective and Novel Adhesive-Embossing Hybrid Joining Process for Thermosetting Class-Fiber-Reinforced Plastic and Metallic Thin Sheets (2014)
  • 著者名/発表者名: Z.Q. Huang
  • 学会等名: SAMPE Europe 35th International Technical Conference & Forum (SEICO14Paris)
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 20140310-20140311
• [学会発表] 連続炭素繊維強化複合材料（CFRP）薄板の成形性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 瓜屋 祐
  • 学会等名: 第64回塑性加工連合講演会講演論文集
  • 発表場所: 吹田市、大阪大学、吹田キャンパス
  • 年月日: 20131101-20131103
• [学会発表] Application of Adhesive-Embossing Hybrid Joining Process for Fiber Reinforced Thermosetting Plastic (FRP) and Metallic Thin Sheets (2013)
  • 著者名/発表者名: Z.Q. Huang
  • 学会等名: The Proceedings of the 2013 Japanese spring Conference for the Technology of Plasticity
  • 発表場所: 名古屋市 ウィンクあいち、大同大学
  • 年月日: 20130607-20130609
• [学会発表] 成形性に優れた連続炭素繊維強化複合材料（CFRP）薄板の構造最適化の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 瓜屋 祐
  • 学会等名: 塑性加工春季講演会
  • 発表場所: 名古屋市 ウィンクあいち、大同大学
  • 年月日: 20130607-20130609
• [備考] 柳本研究室ホームページ
  • URL: http://www.yanlab.iis.u-tokyo.ac.jp/