Aptivは将来のモビリティを可能にする、より安全で、環境に優しく、よりコネクテッドなソリューションを開発するグローバルテクノロジー企業です。Aptivは、商用船舶や軍事用船舶を含む海上旅行のための電気および光ファイバー接続ソリューションを提供しています。海洋移動の孤立した環境的性質を考えると、すべての部品はその基本的機能を果たし、厳しい要求を満たさなければなりません。もしパーツの性能に関する不確かさがあれば、それは採用されません。

これまでのソリューションは金属であり、機能面および環境面双方の基準を満たすためには多くの後処理を要しましたが、それらは高コストで負担も大きいものでした。こうした問題があるにもかかわらず、AptivがCarbonと協力して従来のアプローチを根底から覆すまで、基準を満たすソリューションの挑戦はほとんどありませんでした。このケーススタディでは、いくつかの軍用仕様を満たすことも含め、Carbon樹脂にとってこれまでで最も厳しい認定についてご紹介します。

 

「利用可能な材料、品質、生産スピードの経験を踏まえ、Carbonは、生産アプリケーションで実現可能な唯一の選択肢でした。」

Scott Cohen
Aptiv MAC　エンジニアリングマネジャー

 

課題

Aptivは、コネクテッドソリューションの一部として、海洋船舶に適したコネクタ、ターミナル、ケーブルアセンブリなどの光ファイバー接続システムを提供しています。港や他の船に接岸すると、船舶はこれらのケーブルを使用してセンサーデータを迅速に転送できます。光ファイバーの内部は、塩水や菌類、移動中の衝撃、そして致命的なほこりなど、厳しい外部環境から完全に防護されていなければなりません。各ケーブルにはダストキャップが付いており、埃がファイバーとファイバーの接続を妨げるのを防ぎます（図1）。

これらのダストキャップは、適切な形状を得るために頻繁に切削加工されるステンレス鋼またはアルミニウムの過大な要求仕様を満たし、必要な環境耐性のためにメッキされて作られます。樹脂によるソリューションは、性能と経済性両方の理由からAptivには魅力的でした。樹脂ベースのソリューションは軽量で製造がはるかに容易であり、製造コストが大幅に低減されますが、これまで射出成型による試みは成功しませんでした。ダストキャップの形状にはネジ穴とアンダーカットが共にあるため金型での対応は不可能と考えられました。さらに歩留まりを損なう恐れのある高価で時間のかかる後処理が必要になり、この厳しい要求に対して慎重な組み立てと検査が必要になります。しかし、部品が1つのプロセスで製造できる場合は、部品品質と単位コストがはるかに有利になります。

 

Carbonは品質をつくります

AptivはCarbonの技術を約1年間検証しており、速度、表面仕上げ、部品の品質に感銘を受けました。主要な目標は、6つのテストからなる厳格な基準を満たすことができる適切な材料とプロセスを見つけることでした（図2）。 

 

 

もう1つの重要な基準は、締め付けおよび緩みトルク仕様を満たすねじ切り部分を、十分に安定的に造形可能な、再現性あるプロセスでした。

部品設計上の制約を考慮し、初期の検証は衝撃試験に焦点をあて、材料に対して行われました。キャップ用のねじ切りは、最終用途部品の一部として造形されるため、ある程度の剛性が必要でした。しかし、脆い材料は衝撃試験に合格できません。Aptivは、材料とデザインの特徴に関わる実験の結果、Carbonの軟質ポリウレタンFPU 50が設計要件を満たすことができると判断しました。その後のテストでは、Aptivは、造形された文字の読みやすさを維持しながら、砂とほこりの暴露に耐えるように幅広い復元力を検証しました（図3）。同様に、この材料は、塩水噴霧および真菌増殖に対する十分な耐性を示しました。

伝統的な製造プロセスの最も重要な変更は、プリンター間のばらつきを慎重に見極めた後、合理化された検査プロセスを採用することでした。AptivはCarbonと相談し、生産機器の細部に至るまで、限界寸法に合わせて生産装置を調整し、ゲージを作成して結果が要求パラメータ内にあることを検証しました。

 

かつてない材料、精度および再現性

 

「Aptivのアディティブ製造は、かつて不可能と考えられていたものを再検討するための扉を開き、これまでとは違った材料、精度、再現性でデザインの同じフィット感、形状、機能を実現できる。」

Scott Cohen
Aptiv MAC　エンジニアリングマネジャー