화섬정보 9. 12    

大阪大學接合科學硏究所의 한 연구팀은 로봇을 사용하여 알루미늄 합금과 열가소성 탄소섬유강화 플라스틱(CFRP)를 접합보조재를 사용하지 않고 자동으로 직접 접합하는 기술을 개발하는데 성공하였음.

이로써 종래의 2차원뿐만 아니라 곡면 등 3차원의 다른 재료를 서로 접합할 수 있게 되었음. 경량화가 요구되는 자동차나 고속철도차량 등에서의 응용이 기대되고 있음.  

로봇의 선단에 장착한 직경 약 15mm의 超硬合金의 둥근 봉을 열가소성 CFRP의 위에 겹쳐 놓고 그 위에 알루미늄 합금을 놓고 고속회전 시킴.  이 회전에 의한 400-600℃의 마찰열이 발생하여 알루미늄 합금 아래 있는 CFRP를 용융하여 합금을 접합하게 됨.  

파단강도는 약 18mpa임. 파단위치는 접합면이 아닌 CFRP의 母材部이기 때문에 접합부로써 충분한 강도를 확보할 수 있음. 고장력강철(하이텐)이나 난연성 마그네슘 합금과의 접합에서도 충분한 강도를 확보하였음. 

향후에는 접합 헤드의 하중/유지시스템의 최적화와 로봇 암의 강성강화 등을 꾀할 방침임. 고강도인 CFRP 등에 대한 대응도 추진함. 동 연구 그룹은 2015년 10월 알루미늄 합금 등의 금속부재와 CFRP와의 각각 다른 재료의 접합으로 특허를 취득하였음. 단, 종전 방법으로는 둥근 봉을 고정하여 접합 부재를 움직이기 위해서는 2차원의 접합만이 가능하였음. 산업계로부터는 그 동안 실용적인 3차원의 자동접합이 요구되어 왔음.   

본 연구는 신에너지/산업기술종합개발기구(NEDO)의 「혁신적신구조재료등연구개발」 사업의 일환으로 행하여져 왔음. 연구 성과는 오는 9월 14일~16일 群馬縣에서 열리는 용접학회에서 발표될 예정임.K