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【軽量化・コスト効率化・時間効率化】EU出資プロジェクトFlexHyJoinにおけるライスターのレーザー接合技術

その他

◆EU出資プロジェクトFlexHyJoin
・EUで2030年までにCO2を40%削減。
 それを達成するため車の軽量化が急務であり、そのため異材料を接合する製造システムの製作が目的。

◆3つの要件
 • 車の軽量化
 • コスト及び時間の効率化
 • 接合強度

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このカタログについて

ドキュメント名 【軽量化・コスト効率化・時間効率化】EU出資プロジェクトFlexHyJoinにおけるライスターのレーザー接合技術
ドキュメント種別 その他
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取り扱い企業 株式会社ライスター・テクノロジーズ (この企業の取り扱いカタログ一覧)

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このカタログの内容

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EU出資プロジェクトFlexHyJoinにおける ライスターのレーザー接合技術 Leister Technologies AG
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1.本プロジェクトの目標 本プロジェクトの目標 EUで2030年までにCO2を40%削減。それを達成 するため車の軽量化が急務であり、そのため異 種材料を接合する製造システムの製作が目的。 プロジェクト期間2015-2018年 3つの要件 • 車の軽量化 • コスト及び時間の効率化 • 接合強度
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2.目的 • GFRTP(PA6)と金属の接合 • コスト効率・時間効率の良いプロセス • 重量に影響しない良好な強度を有する接合 • 金属表面(レーザー)加工、オンラインモニタリ ング、非破壊検査も統合 • TRL 6-7(プロトタイプデモ機)の自動パイロッ ト生産セルを製作 3
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3.デモに使用されたワーク • フィアット社パンダのルーフシュテフィナーを金属か ら複合材へ…(結果として約30%の重量削減達成) • 素材:GFRTP(ガラス繊維強化熱可塑ポリマーコンポ ジット)とスチールブラケット ライスター Line Beam AT 4/26/2019 4
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3.デモに使用されたワーク 50 mm 950 mm サイドブラケット センターブラケット レーザー接合 レーザー接合 インダクション接合 挑戦: 金属部品をGFRTPにレーザー接合して永続的な接続を実現 素材: GFRTP: Tepex 102 (GF-PA6) Steel: DC04 Fiber vol.%: 47% EN 10139 Laminate thickness: 1,5 mm Thickness: 0,7 mm 4/26/2019 5 77 mm
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4.フィアット社パンダ 4/26/2019 6
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5.生産セル(動画) 4/26/2019 7
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6.FlexHyJoinプロジェクトの現在 • プロジェクトは昨年末に完了(生産セルは完成) • 完成した生産セルは2019-2021年の最低3年間は ドイツのニュルンベルクにあるヴィルヘルムスド ルフのGubeschグループ(コンポジット材の フォーミング会社)に設置・展示予定 4/26/2019 8
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7. レーザーでコンポジット材と金属を接合 • 原理 金属表面に レーザー レーザー アンカー レーザーで 誘導加熱 透過接合 効果で 表面処理 接合 (レーザーが透過で 接合完了 (樹脂(コンポジッ きる樹脂) ト)側がレーザーを 透過できない) 4/26/2019 9
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8.レーザーで金属の表面処理(ドイツ、Fraunhofer社) 左右のブラケット及びセンターブラケットの表面処理時間 10
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8.レーザーで金属の表面処理(ドイツ、Fraunhofer社) • 金属表面の表面処理メーカー:ドイツ、Fraunhofer社 • 使用レーレーザー:ファイバーレーザー1kW 1064nm • 使用光学系:スキャナー光学系 • 処理パラメタ:処理回数6回、速度:10mm/s • 表面処理時間:3つのブラケットトータルで70秒 • 構造 4/26/2019 11
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9.ライスターのレーザーで複合材と金属を接合 • ライスターの設備(レーザー) I. 光学系:ラインビーム光学系 II. レーザーの種類:ダイオードレーザ 600W 940nm、水冷式 III.ラインビーム光学系その他仕様 • ラインレーザーヘッド寸法: 160x88x258mm • 重量:4.5kg IV.コスト概算:B-AT(レーザー発信器 +Line Beam AT/1200万 4/26/2019 12
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9.ライスターのレーザーで複合材と金属を接合 • ライスターの設備(その他) I. シュテフィナーワークホルダ・6軸ロボット・クランプ治具 6軸ロボットに搭 載されたライン 誘導接合の ビーム ヘッド ルーフシュテ フィナー レールガイドに据え付 けられたクランプ治具 ワークホルダー 4/26/2019 13
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9.ライスターのレーザーで複合材と金属を接合 Ⅱ. クランプ治具詳細図 パス測定 エアシリンダー トッププレート クランピングプレート ブッシュ ルーフシュテフィナー ベースプレート ワークホルダー 4/26/2019 14
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9.ライスターのレーザーで複合材と金属を接合 ライン形状の クランピングカラー レーザービーム サイドブラケット サイドブラケット クランピングカラー トップビュー ボトムビュー 溶着時間:片方のブラケットが43秒(セルにルーフシュテフィナーが入ってから出るまで150秒) 4/26/2019 15
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10.接合強度(試験片による引っ張り強度) •接合面積:300mm2(12x25mm) •剪断強度:16MPa(Max) 4/26/2019 16
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10.接合強度(接合試験片による引っ張り強度) • 接合条件:レーザー出力 600W、照射スピード 6mm/s(平均)、ライン幅:28mm • 積雪荷重試験: フィアット社の要望加重 120N 計測値 200N(平均) 4/26/2019 17
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11.今後の課題と対応 • レーザーの反射防止⇒金属の反射率に応じて防止 策が必須かもしれない • クランプ⇒金属側からのレーザー照射の場合、金 属が過熱するのでガラスは使用不可。均一加圧が 必須で、フレーム加圧の場合、レーザー未照射部 とのバランスの兼ね合いが必要 • テスト⇒金属の放熱や表面処理の度合いによって 条件が大きく変わるので、接合テストは必須 4/26/2019 18
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13.最後に(FlexHyJoinプロジェクト参加企業) • Leister(スイス):レーザー接合 • CRF Centro Ricerche FIAT(イタリア):ボディの提供 等 • EDAG Engineering(ドイツ):デザイン、開発、テスト • Fraunhofer ILT (ドイツ):レーザー(金属表面処理) • FILL Gesellschaft (オーストリア):生産セル • Institut fuer Verbundwerkstoffe(ドイツ):プロジェクトコーディ ネーター • KGR(イタリア):システムソリューション • New Infrared Technologies(スペイン):サーモグラフィ • HBW-Gubesch Thermoforming(ドイツ):サーモフォーミング • Fundación Tecnalia Research & Innovation(スペイン):技術ソ リューション開発 19
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12.ライスターその他取扱品 熱風式プラスチック溶接機 (写真はルーフ用自動溶接機) IRヒーター 工業用ヒーター (写真はヒーター・送風機一体型) 4/26/2019 20