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部材の高剛性確保とは？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部材の高剛性確保とは？

炭素繊維複合材（CFRP）は、軽量でありながら高い強度と剛性を有するため、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。部材の高剛性確保とは、CFRPの持つポテンシャルを最大限に引き出し、設計要求を満たすための剛性を実現することを指します。これにより、製品の性能向上、軽量化、長寿命化などが期待できます。

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炭素繊維不織布

金井重要工業株式会社

当社の不織布化技術で100％PAN系炭素繊維の生産が可能です。バージン繊維ならびに種々の方法(熱分解、溶解）でリサイクルされた炭素繊維でも100％炭素繊維の不織布が生産可能です。樹脂含侵加工設備を保有していますので、任意の樹脂を含浸し、プリプレグ状のシートを提供が可能です。樹脂の浸透性が良好で、 RTM成形等の基材として使用できます。熱可塑性合成樹脂繊維と混綿することで熱可塑性CFRTP用基材も作成可能です。

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扁平断面ガラス繊維

日東紡績株式会社

『扁平断面ガラス繊維』は、独自の技術で量産化された異形断面ガラス繊維です。当製品を用いた複合材料は、シリンダーヘッドカバーのようなソリ変形が発生しやすい形状においても優れた低ソリ性を発現。機械的強度の異方性が小さく、ガラス繊維の配向による物性差が低減されます。ご要望の際はお気軽にお問い合わせください。【特長】 ■優れた寸法安定性 ■異方性を低減した優れた機械特性 ■表面の凹凸が小さく摺動性能に優れる ※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。

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アルミハニカム複合パネル

東京宝潤達新材株式会社

当社で取り扱う、『アルミハニカム複合パネル』をご紹介いたします。ユニークなパネルデザインは、2枚のアルミカバーシートとアルミハニカムコアを備え、要求の厳しい用途に高剛性軽量ソリューションを提供。また、基材の背面は酸化塗料で処理され、酸やアルカリの腐食に強く、変形しにくく、耐用年数が長いです。【メリット】 ■軽量で耐久性が良い ■加工と設置が簡単 ■環境的に持続可能 ■防水・防湿 ■多様な仕様 ※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。

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サンゴバン　アドフォース事業部　事業紹介

サンゴバン株式会社

サンゴバンのアドフォース事業部では、グラスファイバー製品を川上から川下まで幅広く製造しております。 7ヶ国で8工場の製造拠点を保有。ガラスヤーン、ストランドをはじめ、レイドスクリム、ガラスペーパー、ガラス織布、防虫網、壁紙など、幅広い製品を取り揃えております。引張に強く伸びにくいグラスファイバーで強さを与えます。【取扱製品（一部）】 ■ガラスヤーン、ストランド ■チョップドストランド ■ステープルファイバー ■レイドスクリム ■ガラスペーパー ※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。

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極薄CFRPサンドイッチパネル

スーパーレジン工業株式会社

当資料は、自社開発の極薄発泡コアによるOne-Shot成形の CFRPサンドイッチパネルについて、ご紹介しております。自動車や産業分野などでは、軽量化を求め、CFRP（密度1.5）を使用し始めましたが、スーパーレジン工業は自社開発の発泡コア（密度0.1）サンドイッチ構造により、極限の軽量化を実現しました。更に、接着などの工程削減が可能なワンショット自動成形／アウト・オブ・オートクレーブ（OOA）で異種素材を一体化することで、コストダウンを実現しました。【特徴】・極薄　コア厚み1mm以下を実現し、曲面形状、局所的な厚みの変化にも対応可能・軽量　発泡体を組み込むことにより、CFRPの約30%の重量削減を実現・One-Shot成形　マトリックスには熱硬化性樹脂を採用しているため、接着剤が不要　自社開発のCFRP量産技術との融合により、量産対応が可能 ※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ください。

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複合材料『FRP』

有限会社環境造形

『FRP』は、ガラス繊維や炭素繊維、カーボン繊維をプラスチックに入れて強度を向上させた複合材料です。軽量ながらも強度があり、耐薬品性・電気絶縁性・断熱性に優れているほか、光透過性を持たせることが可能。さらに、破壊までが弾性変形であることや、形状設計の自由度が高いなどの特長があります。自動車・鉄道車両の内外装、エアロ、ユニットバス等にも使用されており、仕上げ肌は平滑な仕上げが多いですが、本物の石、岩、竹等を型取り、本物に近い質感・肌を再現することも出来ます。シリコン型、FRP 型、木型、ゴム型等から成型出来るため、同じ形状の製品を複数製作する場合には、特に重宝する材料となります。【特長】 ■ガラス繊維やカーボン繊維などをプラスチックに入れて強度を向上させた複合材料 ■軽くて強い ■耐薬品性・電気絶縁性・断熱性に優れる ■光透過性を持たせることができる ■形状設計の自由度が高い ■破壊までが弾性変形である ※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。

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採用事例の紹介｜『岐阜プラスチック工業』の物流向けハニカムコア

岐阜プラスチック工業株式会社

高強度・超軽量の物流向けハニカムコア材『TECCELL』の採用事例をご紹介いたします。『TECCELL』は、特殊成形によりスキン面が一体化されたコア材であるため、強度面において非常に優れており、さらに異素材との接着工程も容易な高機能素材です。自動車部品メーカー向けのハイブリッド折りたたみコンテナー「RS-SMタイプ」をはじめ、食品会社向けの「ピッキング搬送ボックス」や、高機能フィルムメーカー向けの「スリーブボックスクリーンルーム対応用」など様々な業界に採用された実績がございます。【主な採用事例】 ■自動車部品メーカー向け　・ハイブリッド折りたたみコンテナー「RS-SMタイプ」 ■食品問屋向け　・ハイブリッド折りたたみコンテナー「LT-RS-SM21」 ■流通業向け　・ハイブリッド折りたたみコンテナー「TE-CB-SS165」 ■自動車部品メーカー向け　・BYボックス　長尺・ALフレームタイプ　他 ※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。

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【基礎知識資料】コンポジットリペアとは？

富士ファーマナイト株式会社

当資料は、富士ファーマナイト株式会社のコンポジットについて掲載しています。「コンポジットリペアの設計」をはじめ、「コンポジットリペアの品質」「コンポジットリペアの発展の歴史」などをご紹介しています。ぜひご一読ください。【掲載内容】 ■コンポジットって何？ ■コンポジットリペアの設計 ■コンポジットリペアの品質 ■コンポジットリペアの発展の歴史 ※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。

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炭素繊維複合材料（CFRP）

株式会社ＤＪＫ

『炭素繊維複合材料（CFRP）』は、軽量なポリマーと軽量で高強度な炭素繊維を複合化させた複合材料です。強度は、界⾯と⺟材を媒体とした繊維間の応⼒伝達により、より多くの繊維が有効に負荷を担い、強度発現に寄与し繊維（フィラメント）単体の破壊強度より⾼くなっております。【関連の受託業務】 ■マトリックス樹脂の評価・改質検討　・エポキシ樹脂（含浸性、硬化性、硬化樹脂物性、処⽅検討）　・熱可塑性樹脂（流動性、含浸性、樹脂物性、樹脂改質） ■プリプレグ・複合材の試作・改良検討　・含浸・積層条件（真空プレス）　・層間接着、靱性向上 ■複合材の評価試験　・⼒学特性（引張、圧縮、曲げ、せん断、衝撃）　・組成（CF含有率、マトリックス樹脂分析、残存繊維⻑）　・耐久性（熱⽼化性、ヒートサイクル、疲労特性）　・他材料との接着性（接着接合、インサート成形） ※詳しくはPDFをダウンロードして頂くか、お気軽にお問合せください。

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事業紹介「カーボンコンポジット」とは？

株式会社SHAPE FIELD

カーボンコンポジット（CFRP）は、炭素繊維と樹脂（エポキシ・ ※1フェノール等）による複合材料で金属素材（スチール・アルミ等）に比べ高強度で非常に軽量な素材です。また、繊維方向や繊維のラミネート数、高強度の繊維、アラミド繊維、ハニカムコア（アルミ・ノーメックス）等の様々な素材の組み合わせにより、更に高剛性になります。その特性としては、X線透過性・寸法安定性・振動減衰性・耐薬品性・電磁波遮蔽性等、大変優れた特性を兼ね備えています。これらの特性により、今後の利用範囲は更に広がる方向にあります。 ●詳しくはカタログをダウンロード、もしくはお問い合わせください。

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金属より軽くて強いカーボン／ＣＦＲＰ素材を試してみませんか？

株式会社電研社

「軽量」「高剛性」「高強度」「熱膨張がほとんど無い」などの特性を持つＣＦＲＰ（カーボン／炭素繊維強化プラスチック）。金属では実現できない軽さと強さなどで、部材や機械のパフォーマンスを飛躍的に向上できる可能性を持っています。今よりもっと「軽くしたい！」「強くしたい！」「速くしたい！」などのニーズがございましたら、ぜひＣＦＲＰ／カーボン素材をご検討ください！弊社ではＣＦＲＰの特性を最大限に生かした製品・部品の製作をお手伝いしております。成形や加工だけでなく、ご使用用途や必要な剛性や強度に適した素材の選定や設計についてもご提案いたします。また通販（通信販売）も行なっておりますので、お問い合せやお見積りなどお気軽にご用命下さい。 ※ＣＦＲＰ／カーボン積層板やパイプの価格表もございますのでお気軽にダウンロードください。お問い合せ・お見積りなどのご用命は、 ★当ページのお問い合わせフォーム ★電話：０６－６３６７－７０７３ ★F A X：０６－６３６７－７０７9 ★E-mail：dks_info@tecxpriority.jp　　などからお気軽にどうぞ！

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寒冷紗『薄葉寒冷紗』

栗田煙草苗育布製造

『薄葉寒冷紗』は、厚みが従来の半分以下と薄い仕様の寒冷紗です。建築資材として壁等の補強テープなどに使用され、上塗り材料の使用量の減量に貢献したり、農業資材として軟質フィルムの補強材などに使用できます。また、不織布・フィルム・紙等の他材料との積層一体化品の提供も行っておりますので、お気軽にお問い合わせください。【特長】 ■150μm以下の厚みも可能 ■目ヅレが極めて少ない ■厚みが均一 ■印刷が可能な滑らかな表面 ■柔らかく取り扱い性が均一 ※詳しくはカタログをご覧頂くか、お気軽にお問い合わせ下さい。

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軽量カーボンシート

ソフトプレン工業株式会社

当社が取り扱う『軽量カーボンシート』についてご紹介します。厚み出しのカーボン積層の代わりを内部の発泡体が実現したため、軽量で低コスト。0.1mm単位の厚み調整ができます。また、150℃で成型可能な低融点成型タイプもご用意しており、引き抜き加工による一定断面の連続成型も可能です。軽量化が求められる樹脂部品の代替材料や、デザイン性を重視したいカーボン部品としてご活用ください。【特長】 ■軽量 ■低コスト ■0.1mm単位の厚み調整が可能 ■ナットなどのインサートが可能 ■低融点成型タイプも有 ■一定断面の長尺成型も可能 ※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。

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NCF-Resinply

株式会社SHINDO

特徴設計自由度に関しては、材料選定、積層構成、ステッチの設計といった仕様に対する柔軟性が挙げられます。また、強化繊維をタテ・ヨコに配向させることはもちろん、斜め方向に配向させた基材を連続的に製造することができ、お客様のご要望に応じた製品のご提案が可能です。ドレープ性の付与としては基材の強化繊維や樹脂の選定、目付の設計、積層構成、ステッチ条件の設計により材料の変形を容易にさせることや、逆に荷重に対して形状安定を実現できる材料に調整することができます。成形工程の省力化については積層工程において、一般的なNCFのように樹脂層を別途積層、または注入する必要がなく、裁断したものをそのまま積層して加熱加圧することで成形品を得ることができます。安定した品質の成形品が得られることについて、NCF-Resinplyはステッチ糸により強化繊維であるNCFと樹脂層が一体化された材料であるため、加熱加圧した際の樹脂流動による強化繊維の配向の乱れが最小限に抑えることで繊維配向精度を高めることできます。これにより、成形品は設計者が意図した通りの強度や剛性をはじめとした各種物性を実現することが可能となります。

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CFシート(CFRP素材)補強によるアルミ板軽量化のご提案

有限会社脇田

当資料は、｢簡単接着製法｣を使ったCFRP素材補強によるアルミ板の軽量化について掲載しています。通常のアルミ材よりも薄い材料にCFRP材料を張り付けることで、もともとの材料と同じ強度を持たせて、さらに軽くできるメリットがあります。簡単接着製法に関する詳細は、お問い合わせください。【概要】 ■接合　・簡単接着製法を使い、厚み0.5mmのアルミ板の両面に、　　CFRP素材の繊維方向を90度変えて各2枚接合 ■｢CFRP素材補強アルミ板：0.5+0.5+0.5｣の三点曲げ強度　・約80N ■結果　・｢アルミ板のみ｣の厚み約1.8mmの三点曲げ強度に相当するので、　　｢CFRP素材補強アルミ板｣へ置き換えることにより、　　重量を半分程度まで軽くすることができる ※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。

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【開発担当者必見】幅広い目付に対応可能な炭素繊維不織布のご紹介

株式会社ユウホウ

『疾風-HAYATE-』は、プレス成型用のカーディング式炭素繊維不織布です。長繊維の炭素繊維と熱可塑性樹脂繊維を混綿した不織布で、プレス成形により成形可能なCFRTP中間材料です。スタンピング成形用シートプレスタイプとヒート＆クール成形用ニードルパンチタイプをご用意しております。リサイクルCFも使用可能で、幅広い目付で作製可能です。【特長】 ■長繊維の炭素繊維を使用 ■リサイクルCFが使用可能 ■任意の樹脂繊維が使用可能 ■任意のCF混率で作製可能 ■幅広い目付で作製可能 ■賦形性に優れる ※詳しくは【カタログダウンロード】からご覧いただけます。

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三軸織物『T.W.F』

サカセ・アドテック株式会社

『T.W.F』とは、60°の角度で交叉している2方向の経糸に緯糸が組織されており、各糸が60°の交叉角で織られている三軸織物（Triaxial Woven Fabric)です。これに対して、一般に織物と呼ばれているのは、経糸と緯糸が90°の交叉角で織られている二軸構造でBiaxial Woven Fabric(以下B.W.F.)という事ができます。織物の性能は変形力に対して、最大強度ではなく最少強度に支配される為、極端に強度の低い方向をなくせば良いという発想から研究開発されました。こうした考えにより、当製品はB.W.F.の構造上の弱点を持たない材料として、また、ユニークな特性を活かして、様々な分野において商品開発が進められています。【特長】 ■極めて軽量、薄膜 ■60°の角度で交叉している2方向の経糸に緯糸が組織 ■各糸が60°の交叉角で織られている ※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。

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IMIDETEX <ポリイミドスーパーファイバー>

株式会社Ｉ.Ｓ.Ｔ

IMIDETEX は、ポリイミドを熟知する I.S.T が開発したスーパー繊維です。 3.0 GPa の優れた強度、250°C を超える連続使用温度に対応する高い耐熱性、そして 0.9% 未満の低吸水率を備えています。 IMIDETEXコンポジット IMIDETEXを他の材料と組み合わせてコンポジット化することで、更なる特性を実現できます。・電波透過性の向上・伝送損失の低減・高い振動減衰性と耐衝撃性これにより、従来コンポジットでは実現が困難だった新たな用途や市場への展開の可能性が拡がります。 ※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。

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【資料】薄層構造を有するCFRP・CFRTP

サカイオーベックス株式会社

当資料は、薄層構造を有するCFRP・CFRTPの機械的強度と内部損傷抑制効果をご紹介しております。薄層化に伴うクリンプ角度の減少による機械的物性の向上や、開繊糸織物CFRP 積層板の曲げ強度など、グラフや写真を用いて解説。ぜひご一読ください。【掲載内容】 ■薄層化に伴うクリンプ角度の減少による機械的物性の向上 ■薄層CFRP複合材料の内部損傷抑制効果 ■開繊糸織物CFRP積層板の曲げ強度 ※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。

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【サンプル進呈】賦形性／強度に優れた炭素繊維不織布

株式会社ユウホウ

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炭素繊維中間成形材料『OVEX Fabric』

サカイオーベックス株式会社

『OVEX Fabric』は、一般的な織物よりも薄くて軽量な炭素繊維中間成形材料です。開繊糸の幅をコントロールすることで、繊維重量（FAW）を任意に設計可能。標準タイプ～高弾性タイプまで様々な種類の炭素繊維を用いて織物を提供できます。また、樹脂含浸成形用中間材料「プリプレグ」と「セミプレグ」もご用意しています。【特長】 ■一般的な織物よりも薄くて軽量 ■繊維重量（FAW）を任意に設計可能 ■様々な種類の炭素繊維を用いて織物を提供できる ※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。

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プリプレグ（PPG）の受託製造サービス

ＥＮＥＯＳテクノマテリアル株式会社

当社では、プリプレグ（Prepreg）の受託製造サービスを行っております。強化材（繊維）と母材（熱硬化性樹脂）は、お客様支給または当社所有品を選択可能。標準生産量50m2～、少量でもご相談ください。・CFRP、GFRPなどの成形品製造用に。・耐熱、低温硬化、高速硬化、など特長ある熱硬化性樹脂をラインナップしています。・製造仕様（詳細はお問い合わせください）幅：～1000mm、巻取径：～400mmφ、巻取紙管：内径φ300（12インチ管）または内径φ100 ※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。

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【スーパーコード】「ケブラー」を使用した繊維ワイヤー

ハヤミ工産株式会社

ハヤミ工産(株)ハミロン事業部では、ハイテク繊維を使用した繊維ワイヤー、コード、組紐、ロープの製造を行っております。お客様の用途、使用環境に合わせたワイヤーの生産が可能です。お気軽にお問い合わせください。サンプルのご依頼も承っております。ケブラーは１９７２年に米国のデュポン社で発明された芳香族ポリアミド繊維につけられた登録商標です。【特長】・軽量　　　　　・高強度・高モジュラス　・低伸度・耐熱性　　　　・耐薬品性良好な電気特性など従来の天然繊維や合成繊維にない数々のすぐれた特性を有したスーパー繊維です。 ●お気軽にお問い合わせください。 KEVLAR、ケブラーは、テュボン社の登録商標です

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【スーパーコード】「ザイロン」を使用した繊維ワイヤー

ハヤミ工産株式会社

ザイロンは剛直で極めて直線性の高い分子構造を持つ、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）を液晶紡糸した繊維です。最新のマテリアルサイエンスとファイバーテクノロジーが生んだ次世代のスーパー繊維です。【特長】・高強力・高弾性率を有しています・耐熱性・難燃性・非常に優れた耐クリープ特性 ●お気軽にお問い合わせください。 ZYLON、ザイロンは東洋紡の登録商標です

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BALTEK(R)SB バルサコア

株式会社ニッタクス

BALTEK(R)SBは、特定のバルサ材から「エンドグレイン」構成で製造されたコア材です。⾮常に⾼い強度と重量対剛性⽐を有し、あらゆる種類の樹脂および接着剤と結合します。様々な製造⼯程に対応しており、温度変化、耐⽕性、スチレンなどの化学薬品に対する耐性があります。 BALTEK(R)SBは使⽤中に静的または動的荷重を受ける幅広い⽤途に理想的なコア材です。

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黒鉛、炭素繊維に代表される素材「カーボンとは？」※技術資料進呈中

穴織カーボン株式会社

技術資料「カーボンとは」は、”黒鉛グラファイト”、”カーボンファイバー”、”CFRP”など、カーボンの種類とその特長、製品化の際の選定のポイントを事例を元に詳しく解説した技術資料です。【掲載内容】 ■カーボンの種類 ■それぞれの特長 ■使用事例など ※「カーボンとは？」の技術資料は、ダウンロードからPDFデータをご覧下さい。

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炭素繊維複合材における部材の高剛性確保

炭素繊維複合材における部材の高剛性確保とは？

課題

異方性による設計の複雑化

炭素繊維は繊維方向によって強度や剛性が大きく異なる異方性材料です。この特性を活かしつつ、部材全体として均一または要求される方向への高剛性を確保するためには、繊維配向設計が非常に複雑になります。

積層構成の最適化

複数の炭素繊維シートを積層して部材を形成する際、積層順序や角度が剛性に大きく影響します。最適な積層構成を見つけるためには、膨大な組み合わせの中から要求される剛性を満たすものを効率的に探索する必要があります。

界面接着力のばらつき

炭素繊維と樹脂マトリックス間の界面接着力が低い場合や、積層間の接着不良が発生すると、部材全体の剛性が低下します。この界面接着力を均一かつ高めるための製造プロセス管理が課題となります。

成形時の繊維配向ずれ

複雑な形状の部材を成形する際に、炭素繊維の配向が意図せずずれてしまうことがあります。これにより、設計通りの剛性が得られず、性能低下を招く可能性があります。

対策

高度な繊維配向設計

有限要素法（FEM）などの解析ツールを用いて、部材にかかる応力やひずみを詳細に分析し、繊維配向を最適化することで、狙い通りの高剛性を実現します。

積層設計自動化ソフトウェア

積層構成の探索を効率化するソフトウェアを活用し、設計パラメータを自動で最適化することで、要求される剛性を満たす積層構成を迅速に導き出します。

界面接着力向上技術

繊維表面処理や特殊な樹脂マトリックスの採用、製造工程での温度・圧力管理の厳密化により、炭素繊維と樹脂、および積層間の接着力を高め、剛性低下を防ぎます。

精密成形プロセス

オートクレーブ成形やRTM（Resin Transfer Molding）などの精密な成形技術を適用し、成形時の繊維配向ずれを最小限に抑え、設計通りの剛性を確保します。

対策に役立つ製品例

高機能繊維配向解析ソフトウェア

部材にかかる負荷をシミュレーションし、最適な繊維配向を自動で算出することで、異方性材料である炭素繊維の特性を最大限に活かし、高剛性を実現します。

積層最適化設計支援ツール

膨大な積層構成の組み合わせの中から、要求される剛性や強度を満たす最適な積層順序や角度を効率的に探索し、設計工数を削減しながら高剛性部材の実現を支援します。

界面改質用表面処理剤

炭素繊維表面と樹脂マトリックスとの接着性を向上させる特殊な薬剤です。これにより、部材内部の応力伝達がスムーズになり、全体的な剛性が高まります。

精密自動積層装置

炭素繊維シートをプログラムされた通りに高精度で配置・積層する装置です。成形時の繊維配向ずれを最小限に抑え、設計通りの均一な剛性を部材全体に付与します。

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プラスチック

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炭素繊維複合材

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炭素繊維複合材における部材の高剛性確保とは？

各社の製品

炭素繊維複合材における部材の高剛性確保

炭素繊維複合材における部材の高剛性確保とは？

​課題

異方性による設計の複雑化

積層構成の最適化

界面接着力のばらつき

成形時の繊維配向ずれ

​対策

高度な繊維配向設計

積層設計自動化ソフトウェア

界面接着力向上技術

精密成形プロセス

​対策に役立つ製品例

高機能繊維配向解析ソフトウェア

積層最適化設計支援ツール

界面改質用表面処理剤

精密自動積層装置

課題

対策

対策に役立つ製品例