成果報告書詳細
管理番号20160000000713
タイトル平成27年度成果報告書 次世代構造部材創製・加工技術開発 研究開発項目(1)次世代複合材及び軽金属構造部材創製・加工技術開発
公開日2016/9/28
報告書年度2015 - 2015
委託先名一般財団法人素形材センター 三菱重工業株式会社 川崎重工業株式会社 富士重工業株式会社 東レ株式会社 横河電機株式会社 アンリツ株式会社 株式会社槌屋
プロジェクト番号P15006
部署名材料・ナノテクノロジー部
和文要約件名:平成27年度成果報告書 次世代構造部材創製・加工技術開発 研究開発項目(1)次世代複合材及び軽金属構造部材創製・加工技術開発

 近年は地球環境への配慮や経済性の観点から省エネ化が重視されており、航空機においては軽量化が要求されている。本プロジェクトでは軽量構造のための新技術開発を行った。 複合材料構造関連では、下に示すように複合材構造の安全性向上および複合材構造の特性向上のための6つの技術開発を実施した。 1.広域分布歪み計測による航空機構造健全性診断技術の開発。 2.光ファイバセンサによる航空機構造衝撃損傷検知システム実用化技術の開発。 3.ラム波を用いた航空機接着構造健全性診断技術の開発。 4.熱可塑複合材製造プロセスモニタリング技術の開発。 5.光ファイバセンサによる航空機構造の成形モニタリング技術の開発。 6.高生産性・易賦形複合材の開発。 複合材構造は破壊過程、耐久性等が十分に把握されているとは言えず、運用中の健全性を継続的に把握するために光ファイバセンサを用いたSHM(Structural Health Monitoring)システムを開発した。テーマ1ではBOCDA(Brillouin Optical Correlation Domain Analysis)技術を用いており、テーマ2及び3ではFBG(Fiber Bragg Grating)を使用している。また、複合材を航空機構造に使用するために製造方法の研究を実施した。ライフ・サイクル・モニタリングの考え方を導入し、発泡コア・サンドイッチ・パネルの製造段階からSHMを適用した。熱硬化材料に変わる新材料である熱可塑複合材の適用、賦形方法を簡易化するためのUACS(Unidirectionally Arrayed Chopped Strands)材の開発を行い、有用性を確認した。 軽金属材料構造関連では、次の3つの適用研究を実施した。 1.チタン合金接合技術の航空機への適用研究。 2.チタン合金粉末焼結技術の航空機への適用研究。 3.マグネシウム合金の開発と航空機への適用研究。 チタン合金は加工が困難で製造コストが高くなるが、切削量を減らすことがコストを下げる上で重要である。従来の切削加工に変わる接合技術および粉体焼結技術を研究し従来方法(切削)に比べて製造コストを30%削減する目途がついた。最後のテーマは、KUMADAIマグネシウム合金およびマグネシウムーリチウム合金の研究であり、耐燃性、接合性、耐食性などの性能を向上し、基本的な性能を確認した。
英文要約Title:Development of Technologies for Next-Generation Structure Component Creation and Processing (FY2015) Final Report

As energy saving is very important subject in terms of global environment and economics nowadays, weight reduction of aircraft is highly demanded. The authors developed new technologies for light-weight airframe structure in this project. Relating to composite structure, there are six themes as follows. 1. Development of aircraft structural health monitoring (SHM) system using distributed optical fiber sensor. 2. Development of enhancement technology for optical fiber based impact damage detection system applied to practical composite airframes. 3. R&D on the Lamb wave-based structural health monitoring technology for aircraft bonding structures. 4. Development of process monitoring for Thermoplastic composites. 5. Development of the optical fiber based process monitoring for composite airframes. 6. Development of productive and formable composite materials. Composite Structure is not well known about its durability and destruction mechanism. Therefore, the authors developed SHM system to monitor structure wellness continuously by using optical fiber sensor. In theme 1, Brillouin optical correlation domain analysis (BOCDA) is applied, and in theme 2 and theme 3, Fiber Bragg Grating (FBG) is used. On the other hand, manufacturing techniques are studied in the themes 4 to 6. Life cycle monitoring concept was introduced and tried for the foam core sandwich panel in which SHM was used at manufacturing stage. Manufacturing methods using thermoplastic and UACS (Unidirectionally Arrayed Chopped Strands) are developed and their usefulness were verified through the tests. The authors have done three studies of light metals as shown below. 1. Development of welding techniques for titanium parts. 2. Development of titanium alloy sintering process for application to airframes. 3. Development of magnesium alloy and application study for aerospace field. Titanium alloy is high cost and hard to machine, so decreasing machining time is important for cost reduction. FSW (Friction Stair Welding) and metal powder sintering process were developed and gotten the prospect for 30% cost reduction. In the last theme, KUMADAI magnesium alloys and Mg-Li alloy were studied to improve performance such as burning resistance, weldability, corrosion resistance, etc. Their fundamental performance were verified through the study.
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