自動車ボディーの超軽量化・高強度化に貢献する 世界初の3DQシステム

自動車のニーズ/３DQ（３次元熱間曲げ焼入れ）技術

近年、自動車におけるCO2排出量の削減と衝突安全性の向上の ニーズに対し自動車車体としての軽量化、高強度化が強く望まれて います。またハイブリットや電気自動車等のバッテリーを搭載する 自動車には衝突時のバッテリーの保護や軽量化がこれまで以上に 求められており、さらに、将来のコミュータと呼ばれる小型車にも、 軽量化と安全性、安価化などが求められています。

現在の自動車の車体は、鋼板をプレスした部品を溶接組み立て して作ります。鋼管のような断面が閉じた部材で車体骨格をつくる と、曲げやねじりに対する剛性が上がり、軽量で安全な車体を作れ ることは従来からわかっていました。ところが、強度が高い鋼管には 加工が難しいという問題があります。曲げ加工できる鋼管は最高で も980MPa級にとどまり、しかも複雑な形状に加工することは困 難でした。一方、アルミ製の閉じた断面の部材は実用化されていま すが、コストが高く、量産車での採用は限定的でした。 このニーズに応えるため、複雑な３次元形状の超高強度な自動車 部品を製造できる３ＤＱ（3 Dimensional Hot Bending and Direct Quench）を開発しました。3DQは、従来のプレス構造を鋼管化することによる剛性が高くなる効果と、焼入れによる高強度化 （＞１５００ＭＰａ，従来の３～５倍の強度）により、従来の自動車部品 に対して最大５０％程度の大幅な軽量化が期待できます。

３DQへのロボットの適用

３ＤＱ技術は、いろいろな形状の鋼管（丸管、角管、各種異形鋼管 等）を、高周波コイルで局部的に加熱しつつ曲げ加工し、直後に水 で急冷して焼入れをおこなう連続プロセスです。ロボットで鋼管の 先端をクランプしながら、予め決定された３次元軌道を動作させる ため、金型を用いずに、複雑な形状の超ハイテン鋼管部材を製造 できます。また、従来加工法では達成できなかった1470MPa以 上の強度の鋼管部材の製造が可能です。今回完成した量産加工技術では、軌道重視の新たな制御を導入 したロボットを用いることで、大幅な①信頼性の向上、②設備のコ ンパクト化、③標準設計化（短納期化）、④安価化を達成することが できました。

3DQで生み出される製品の特長

３DQでは、全長にわたる1470MPa以上の強度の鋼管部材の 製造を可能であるばかりではなく、誘導加熱コイルをオン・オフ制 御することにより、必要な部分のみを強化することが可能です。こ れらの性能を活かすことによって、自動車の衝突時によりエネルギ を吸収しやすい自動車部品を製造出来ます。 　また、従来の加工法ではできなかった「ねじれ加工」も、コンパク トな装置で簡単にできるため、数々の新しい自動車部品への適用 が期待されます。

３DQで得られる製品の硬度（40mm角　板厚1.8mm）

おわりに

ロボットを使用した３ＤＱのプロセスは、複数の自動車部品で量 産がスタートしました。ユーザ様の次世代の自動車の発展に貢献 すべく、今度とも高度なロボットの活用技術の開発を目指してまい ります。