【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 |
| ファイルサイズ | 1.7Mb |
| 登録カテゴリ | |
| 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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製品カタログ
株式会社ライスター・テクノロジーズ
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
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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
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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
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77 mm
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4．フィアット社パンダ
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5．生産セル（動画）
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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
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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）
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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
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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
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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
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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
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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
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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）
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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）
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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）
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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
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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
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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）
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