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高機能素材・加工

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寸法安定性の確保とは?課題と対策・製品を解説

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炭素繊維複合材における寸法安定性の確保とは?

炭素繊維複合材は、軽量かつ高強度であることから航空宇宙、自動車、スポーツ用品など幅広い分野で利用されています。しかし、温度変化や湿度変化によって寸法が変動しやすいという課題があります。この寸法安定性の確保は、製品の精度や信頼性を高める上で非常に重要です。

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『RT-CF01』は、CFRPの成型法である樹脂含浸成型に使用されるRTM注入機です。標準の計量ポンプにランスシリンダーポンプを採用し、精密な計量、配合比を維持することが可能です。また原液樹脂は循環システムにより、温度精度を一定に保ちます。

【特長】
■標準の計量ポンプにランスシリンダーポンプを採用。精密な計量、配合比を維持が可能です。
■原液樹脂は循環システムにより、温度精度を一定に保ちます。
■注入時に配合比率のバランスを崩さず、吐出速度を切り替える機能を有します。

※詳細は資料請求して頂くかダウンロードからPDFデータをご覧下さい。

炭素繊維複合材成型用RTM注入機『RT-CF01』

TIP compositeはCFRPの専業メーカーで、設計、解析から製造、検査、出荷まで一貫生産を行えます。

業界トップクラスのCFRP成形技術で、様々な産業分野の課題を解決します。
軽くて強いカーボン(CFRP)は半導体製造装置部品や搬送装置等で実績多数!
製品の軽量化や生産性UPも叶えます。

CFRPは軽量で、振動減衰率に優れ、装置部品に適した素材です。

その他にも装置部品を金属からCFRPに置き換えるメリット多数!
【CFRPを使用する主なメリット】
■軽量で比強度に優れているため、製造ラインの省力化を実現。エネルギーコスト低減によりCO2排出量の削減も可能。
■振動減衰性に優れ、搬送装置において高速化かつ高精度により生産性が向上する。
■熱膨張率が低く、高温下でも機能的特性の低下が少ない。
■X線透過性に優れているため、少ない照射量・被曝量で鮮明な画像が撮影可能。

使用用途に合わせて材料・積層設計を行うことで、メリットを最大限生かした装置部品を制作することができます。

様々なメリットを持つCFRPの使用をぜひご検討ください。

軽量化と高強度を両立!製造ラインの改善で生産性30%UPも!

ヨコハマ技研株式会社では、高速塗布・ロボット外部軸仕様による塗布が
可能な『CFRP接着』の一連の工程を設置設計からシステムアップまで一括
で請け負いご提供いたします。

接着剤塗布前の脱脂工程の自動化と、接着前処理の自動化により、
主剤・硬化剤の2液を同時に計量・混合・高速且つ正確に塗布が可能です。

【特長】
■高速塗布・ロボット外部軸仕様による塗布が可能
■主剤・硬化剤の2液を同時に計量・混合・高速且つ正確に塗布可能

※詳しくはカタログをご覧頂くか、お気軽にお問い合わせください。

構造用接着剤『CFRP接着』のご案内

当社の作る原綿は、それぞれの目的に合わせて最終製品となります。

製品ごとの用途に対応するために、さまざまな太さの糸を生産。

自動車天井材として2~3デシテックス、フロア用として6~15デシテックス、
産業資材用として40~150デシテックスなど、細繊度から極太まで自在な
製糸が可能です。

この高度な製糸技術こそが、私たちの事業コンセプトである少量多品種生産
を支える重要なテクノロジーです。

【生産例】
■自動車天井材として2~3デシテックス
■フロア用として6~15デシテックス
■産業資材用として40~150デシテックス

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

細繊度に対応する製糸技術

ベルギーe-Xstreem Engineering社により開発された
複合材のマイクロメカニカル モデリング ソフトウェア

【特徴】
複合材の物性値は、異なった材質を組み合わせるため
その物性値を入手するは困難ですが、DIGIMATは最新の
マイクロモデリング技術により線形/非線形複合材料の物性値を計算します。
ソフトウェアは、物性値を計算する
DIGIMAT本体(物性値均質化モジュールIMAT Standalone)と
CAEソフトウェアとのインタフェースをとる
インタフェースモジュールから構成されています。
DIGIMAT本体は、最新の物性値均質化技術により
ポリマー複合材(PMC)、エラストマー複合材(RMC)および金属複合材(MMC)のような
不均質/異方性材料の挙動特性の評価をします。
インタフェースモジュールは、有限要素解析によるプロセス過程で
引き起こされる最終材料組織を考慮に入れ、正確、かつ効率的な
マルチ・スケール材料および構造のモデリングが行えます。


●その他機能や詳細については、カタログダウンロード下さい。

線形/非線形複合材物性値計算ソフトウェア digimat

スピック株式会社では、お客様開発の炭素繊維・ガラス繊維などを使用
した賦形性確認などを目的としたトライ成形といった「賦形トライ成形」
を承っております。

炭素繊維・ガラス繊維のほか、樹脂や複合材なども対応。当社所有の
金型を使用して頂くことでイニシャルコスト不要でトライが可能です。

その他、熱可塑性炭素繊維強化プラスチック「CFRTP板」の製作も
承っておりますので、ご要望の際はお気軽にお問い合わせください。

【技術】
■賦形トライ成形
■CFRTP板の製作 など

※詳しくはPDFをダウンロードして頂くか、お問い合わせください。

スピック株式会社 技術紹介

『シンエツ加工用フィルム』は、電気用フィルムで培ってきた
ポリプロピレンフィルム製造技術を炭素繊維プリプレグ成形時に
用いられるラッピングテープに応用したものです。

炭素繊維プリプレグ中のマトリクス樹脂(エポキシ)が、溶融・
硬化する際の硬化速度に追従した熱収縮特性と応力特性を保有。

釣竿やゴルフクラブのシャフト、その他炭素繊維プリプレグを用いた
円筒状成形物のラッピングに適しています。

【特長】
■引張強さが196MPa以上あり、ラッピング時に適度な張力がかけられ、
 強度に優れた成形体が得られる
■熱収縮特性と応力特性を持っている
■焼成後、成形体からフィルムを容易に剥がすことができる
 優れた離型性を保有

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

プリプレグ成形用テープ『シンエツ加工用フィルム』

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炭素繊維複合材における寸法安定性の確保

炭素繊維複合材における寸法安定性の確保とは?

炭素繊維複合材は、軽量かつ高強度であることから航空宇宙、自動車、スポーツ用品など幅広い分野で利用されています。しかし、温度変化や湿度変化によって寸法が変動しやすいという課題があります。この寸法安定性の確保は、製品の精度や信頼性を高める上で非常に重要です。

課題

熱膨張・収縮による変形

炭素繊維と母材(樹脂)の熱膨張係数の違いにより、温度変化時に複合材全体が膨張・収縮し、寸法が変動します。

吸湿による膨潤・収縮

特に吸湿性の高い母材を使用した場合、水分を吸収して膨潤したり、乾燥して収縮したりすることで寸法が変化します。

残留応力による反り

成形プロセス中に発生する残留応力が解放されることで、複合材に反りや歪みが生じ、寸法精度が低下します。

積層構成による異方性

炭素繊維の配向方向によって熱や湿度の影響に対する応答が異なるため、積層構成によっては特定の方向で寸法変化が大きくなります。

​対策

低熱膨張材料の選定

熱膨張係数の小さい炭素繊維や母材を選定することで、温度変化による寸法変化を抑制します。

低吸湿性母材の採用

水分吸収率の低いエポキシ樹脂や熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂などを母材として使用します。

成形プロセスの最適化

キュアリング温度や圧力、冷却速度などを最適化し、残留応力の発生を低減する成形条件を確立します。

積層設計の工夫

繊維配向を工夫し、熱や湿度の影響を均一化する積層構成を採用することで、異方性に起因する寸法変化を抑制します。

​対策に役立つ製品例

特殊低熱膨張樹脂

熱膨張係数が極めて小さい樹脂であり、炭素繊維との組み合わせで優れた寸法安定性を実現します。

高次元制御成形装置

温度、圧力、時間などを精密に制御し、残留応力を最小限に抑える成形プロセスを可能にします。

異方性低減積層設計ソフトウェア

材料特性と積層構成を入力することで、寸法安定性に優れた積層設計を提案するシミュレーションツールです。

表面処理剤

複合材表面に適用することで、吸湿を抑制し、湿潤環境下での寸法変化を低減するコーティング剤です。

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