專利名稱

纖維熱塑複材的局部成形方法及對金屬的接合方法

年度 111
狀態 獲證維護中
獲證編號
類別 發明
申請國家 中華民國
專利權人 金屬中心
專利起訖 1110211~1290528
專利證號 I754948
摘要 1.應用紅外線局部加熱成形(IRLF)方法於纖維熱塑複材,局部成形板材,其圓角/板材厚度比 (r/t)≦2.8,成形性能良好,已與先進國家(如日本)相當,其深度可達11.1mm,無斷絲之現象出現,符合普羅工業之需求。
2.本案同步創新以膠合+自衝鉚接(AB+SPR),對GFRTP/金屬(如AA6061T6鋁合金)進行異材複式接合,其接合件平均拉剪負荷(TSF)達22,046N,斷於GFRTP母材,遠高於僅作SPR之AA6061T6/GFRTP之接合件平均拉剪負荷僅2645.8N,破斷處在鉚接處,前者較後者安全度大幅提高。
3.國內首創試作GFRTP車門裝於廂式車廂實車1部,載運良好,無裂縫狀況產生,確立GFRTP於運輸靜結構應用可行。
特色 ․本發明創新應用結構用熱塑複材、IR局部成形和AB+SPR複式接合技術於廂式車廂車門、車體構件開發,除助益於四輪運輸工具產業發展、循環經濟和環保效益外,未來技術應用亦可衍生至自行車構件、運動器材、3C、手工具及航太等産業製品應用,預期新創産值達NT$50億元。
創造效益 1.熱固複材加熱固化後,即很難成形,成形易裂,即令再加溫亦然。熱塑複材具一定程度之常溫成形性,加溫成形更佳,透過IR局部成形,甚至壓深11.1mm,成形圓角/板厚 (r/t) 小至2.8,成形件外觀良好,無斷絲之現象,此為熱固複材所難見者。
2.單以SPR應用於熱塑複材對金屬之接合,其拉剪負荷[1]通常落在2,500N左右範圍,且拉斷所在一般都斷於接合孔位置,且斷裂時,搭接試件,通常上下分離,其單點之SPR接合件其實安全度不高。AB+SPR複式接合件之拉剪負荷甚高,安全度高,克服僅作AB或SPR之困難。
市場資訊 ․全球熱塑複材市場目前正以8.34%年複合成長率快速成長(2022年預期將擴大為419.3億美元的規模),TOYOTA目前已投入汽車構件多材料異材接合核心技術開發。自BMW等資訊分析,2020年以後,熱塑複材於車用產業應用研製將急速發展,依其成長曲線觀測,預期2030年前後,其技術發展成熟度,將追平熱固複材或超越。
․熱塑複材熱塑性複合材料(Carbon Fiber Reinforced ThermoPlastic Resin Composites)是近年來國際複合材料領域發展速度最快的高新科技前沿技術之一,是國內外科研部門和材料企業都投入巨資和人力競相開展研究、開發與應用的一種高性能化、綠色環保化的新材料。
先進的碳纖維複合材料為汽車和零部件製造業帶來突出的優勢,其可表現在:(1)輕量化:汽車輕量化最直接影響的就是節能、加速、致動性能的提升;(2)安全性;(3)舒適度:具有更高的震動阻尼;(4)可靠性:具有更高的提勞強度;(5)提升車身開發水平:可設計性比金屬強,因此更易於車身開發的平台化、模塊化及集成化。目前縱觀奔馳、寶馬、奧迪等高端品牌汽車企業在產品線中的應用佈局,可以預見FRTP新材料在車輛上的應用必然成為未來發展之方向,全球汽車年產量約8000萬輛,估算全球廂式車體物流車年產量約160萬輛,其中僅算車體產值,約NT$1600億,另因應5G時代來臨,網域及流速,既寬且瞬,實體物流量及值成長將急增。
此外, FRTP新材料也能運用於自行車市場,根據市研機構(PMR)的一份報告,全球自行車市場預期將會在2016至2024年之間成長37.5%。成長在2015至2024的八年間,預計將會從450.8億美元成長超過620億美元。其中亞太地區更被視為這段期間最有潛力的自行車市場,其中電動自行車市埸正篷勃發展中。

聯絡人 黃偉咸 電話 07-3513121分機 2365 
E-mail:vincent@mail.mirdc.org.tw
更新日期:106-02-15 / 維護單位:系統管理者
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