Shinhokoku Material Corp. · TSE:5542
Shinhokoku Material — SAMPE Europe Conference 2026
21 slides from Shinhokoku Material's conference presentation, Oct 6, 2026
Slide 1: Mitigation of process-induced deformations in variable-thickness thermoplastic CFRPs using a novel alloy tooling
Mitigation of process-induced deformations in variable-thickness thermoplastic CFRPs using a novel high-temperature low thermal expansion alloy tooling 新規高温低熱膨張合金の金型を用いた偏肉構造を有する 熱可塑性 CFRP 成形におけるプロセス誘起欠陥の低減 Hiromichi T. Fujii*, 1, Shinogo Matsumura1, Naoki Sakaguchi1, Haruyasu Ohno1, Kotaro Ona1, Jun
Slide 2: Synopsis
Synopsis The Challenge 直面する課題 ✓ 400ºCという極限の高温成形で，金型と複合材料の「わずか な伸び縮みの差」が，目に見えない致命的欠陥を生み出す The Solution 革新的アプローチ ✓ 新規開発した高温用低熱膨張合金（VIC-65）のマッチドダイ 金型への適用 Key Achievements ブレイクスルー ✓ 複雑偏肉構造において内部欠陥を抑制し，「板厚効果」を完 全に排除．部位に依存しない強度の均質化を達成 SHINHOKOKU MATERIAL CORP. 2
Slide 3: 高温 CFRTP 成形における金型の課題
高温 CFRTP 成形における金型の課題 インバー合金の確かな実績 ✓ インバー合金（Fe-36%Ni）は，航空宇宙用 ツーリングにおいて圧倒的な寸法精度を保証 する絶対的な基盤である 既存インバーでは 400ºC 成形に挑めない 変形差大 ✓ CFRTP の量産化には 400ºC という過酷な高温 プロセスが必須．しかし，標準インバーは 200ºC を超えると低熱膨張特性を突如喪失する 変形差小 ため，CFRTP には適用不可 技術的アプローチ ✓ 400ºC まで低熱膨張を維持する革新的な新合金 （改質 Kovar 系）を独自開発 各種金型材料および CFRP（繊維方向）の熱膨
Slide 4: 基礎検証：マクロな形状精度
基礎検証：マクロな形状精度 単純平板形状における抑制効果の実証* 樹脂： PEEK 炭素繊維： 一方向材 成形温度： 400ºC ✓ 開発合金（VIC-65）は，単純な平板成形におい 平面度： 0.043% 低熱膨張合金 VIC-65 てマクロな反り（Warpage）を劇的に抑制 複雑偏肉構造への展開 金型： ✓ 見える歪みは克服した．次に挑むのは，目に 見えない内部の健全性 ✓ 実際の航空機部品を見据え，検証フェーズを 「偏肉構造（ステップ形状）」へと移行 平面度： 0.67% 従来の工具鋼 NAK80 金型： * H.T. Fujii et al., Proc. CAMX, (20
Slide 5: 産業的意義：社会実装に向けた階層構造
産業的意義：社会実装に向けた階層構造 Tier 4: 最終目標 次世代モビリティAAMの高レート・無欠陥 社会受容性 & 飛行認証 量産への道 Tier 3: 力学的信頼性の保証 安全係数の低減と究極の軽量化を可能にする 予想可能な構造堅牢性 一貫した強度 Tier 2: 内部品質の証明 偏肉遷移部における致命的な剥離や樹脂枯渇 隠れた内部欠陥の除去 の完全排除 Tier 1: プロセス信頼性の基盤 高温・低熱膨張金型による「熱応力」と 高温低 CTE 金型の開発 「複雑流動」のデカップリング SHINHOKOKU MATERIAL CORP. 5
Slide 6: 研究の目的
研究の目的 金型の熱膨張制御がいかにしてプロセス誘起欠陥を抑制し，偏肉 CFRTP の構造健全 性を担保するのか、その力学メカニズムを解明する． 内部品質評価 ✓ 最適化超音波探傷（UT）による構造均質性の可視化 力学的信頼性 ✓ 内部欠陥の抑制が層間せん断強度（ILSS）に与える影響の定量化 微視的損傷メカニズム ✓ 偏肉遷移部における熱収縮応力に起因する繊維の変形モード（蛇行と座屈）の識別 SHINHOKOKU MATERIAL CORP. 6
Slide 7: プレス成形試験条件
プレス成形試験条件 プロセスパラメータ ✓ 素材： 一方向炭素繊維 / PEEK (UD-CF/PEEK) ✓ 炭素繊維積層方法: [0/±45/90] プロセス 温度 (ºC) 保持時間 (s) 印加荷重 (kN) 成形: 400 プレス成形 180 10 脱型: 150 試験片形状 ✓ 偏肉ステップ平板 t=5 t=7 偏肉ステップ平板の3D 100 80 模式図 400ºC の高温環境と 10 kN の精密な圧力制御を実現する高精度 200 180 （材料：UD-CF/PEEK） サーボプレス機（ZENFormer） SHINHOKOKU MATERIAL CORP. 7
Slide 8: 金型設計：高温用低熱膨張合金（VIC-65）
金型設計：高温用低熱膨張合金（VIC-65） 金型素材 ✓ 高温用低熱膨張合金 （VIC-65） 開発合金は 400ºC の ✓ 従来の樹脂成形汎用工具鋼（NAK80） 高温域まで高い 寸法安定性を維持 金型形状 下型（キャビティ） 樹脂硬化 ~ 脱型温度範囲 上型（コア） 金型材料の熱膨張挙動．開発合金（VIC-65）は400ºC の高温域まで圧倒的な 寸法安定性を維持する． 偏肉プレス成形に用いたマッチドダイ金型（コア およびキャビティ） SHINHOKOKU MATERIAL CORP. 8
Slide 9: 結果 I：プロセス適性と内部品質
結果 I：プロセス適性と内部品質 脱型挙動と非破壊検査
Slide 10: プロセス適性：脱型挙動の比較
プロセス適性：脱型挙動の比較 NAK80: 熱収縮による強烈な金型の食いつき（Mold gripping） VIC-65: 低熱膨張による無負荷でスムーズな脱型 金型素材 成形材料 成形温度 脱型温度 金型素材 成形材料 成形温度 脱型温度 工具鋼 低熱膨張合金 UD-CF/PEEK 400ºC 150ºC UD-CF/PEEK 400ºC 150ºC NAK80 VIC-65 SHINHOKOKU MATERIAL CORP. 10
Slide 11: 金型 CTE の違いが生む内部品質の差
金型 CTE の違いが生む内部品質の差 マクロな構造均質性の比較 微小な不均一 / 樹脂応力 均質なコンソリデーション ✓ NAK80: CTEミスマッチが厚肉部に深刻な内部 欠陥を引き起こし，エジェクトピン周辺に応 深刻な内部欠陥 力集中（ダメージ）が発生 ✓ VIC-65: 金型の熱収縮ゼロ化により，全面にわ たり均質なコンソリデーションを達成 コンソリデーション の劇的改善 エジェクトピン によるダメージ NAK80金型とVIC-65金型による成形品のC-scan画像比較。暖色（茶）は健全 な層間を、寒色（青・白）は超音波の減衰（欠陥）を示す。 SHINHOKOKU MATERIAL
Slide 12: 厚肉部深層の高分解能 UT 解析
厚肉部深層の高分解能 UT 解析 欠陥誘起の抑制 厚肉部 ✓ スキャン最適化: 厚肉部深層の内部損傷形態を 正確に可視化するため，超音波パラメータを 再調整 維持された繊維配向 ✓ NAK80: 熱収縮応力が初期の微小な乱れを増幅 させ，巨大な欠陥クラスターへと成長 ✓ VIC-65: 熱応力の排除により，繊維配向が保た れ，欠陥の伝播を局所的に封じ込めることに 巨大な 成功 欠陥クラスターの 密集 局所的な欠陥 最適化された超音波パラメータによる厚肉部深層の高分解能 C-scan 画像 SHINHOKOKU MATERIAL CORP. 12
Slide 13: 結果 II：力学特性とミクロ組織
結果 II：力学特性とミクロ組織 層間せん断強度（ILSS）と損傷メカニズム
Slide 14: 層間せん断挙動に対する金型の影響
層間せん断挙動に対する金型の影響 破壊に至るまで高い強度 と延性を維持 同等の挙動 （わずかな変動のみ） 内部欠陥起因の脆性的 な早期破壊 薄肉部 厚肉部 ILSS 試験の代表的な荷重－変位曲線．開発合金（VIC-65）は，欠陥が生じやすい厚肉部においても早期破壊を抑制し，一貫した力学応答を保証する． SHINHOKOKU MATERIAL CORP. 14
Slide 15: Quantitative evaluation of interlaminar shear strength (ILSS)
Quantitative evaluation of interlaminar shear strength (ILSS) 幾何学形状に依存しない強度の実現 ✓ NAK80: 巨大な欠陥クラスターに直結する顕著 な強度低下 安定した強度 ✓ VIC-65: 幾何学的制約を排除した，部位に依存 強度低下 しない一貫した強度 68 MPa 77 MPa 73 MPa 77 MPa 層間せん断強度の比較．熱膨張をゼロに近づけた金型が，幾何学的制約 に起因する強度低下（板厚効果）を完全に排除した． SHINHOKOKU MATERIAL CORP. 15
Slide 16: マクロ断面観察：損傷領域の特定
マクロ断面観察：損傷領域の特定 全体断面マッピング ✓ 臨界損傷領域を特定するための成形品全体図 NAK80 VIC65 * 着目部位 • 偏肉遷移部： 樹脂流動の乱れが生じやすい領域 • 厚肉部： 熱蓄積と巨大な熱収縮応力に曝される領域 SHINHOKOKU MATERIAL CORP. 16
Slide 17: 金型収縮に起因した繊維の変形モード
金型収縮に起因した繊維の変形モード 黒矢印： 層間欠陥（層間剥離） 白矢印： 繊維蛇行（面外座屈） 著しい構造の歪み NAK80 健全な繊維配向の維持 VIC65 SHINHOKOKU MATERIAL CORP. 17
Slide 18: 層間界面の健全性を保証する低熱膨張金型
層間界面の健全性を保証する低熱膨張金型 NAK80 NAK80 NAK80 致命的な層間剥離と樹脂枯渇 VIC65 VIC65 VIC65 （研磨ダレ： 観察用 サンプル作製時の影響） SHINHOKOKU MATERIAL CORP. 18
Slide 19: プロセス誘起欠陥の発生メカニズム
プロセス誘起欠陥の発生メカニズム SHINHOKOKU MATERIAL CORP. 19
Slide 20: Summary
Summary 金型性能の実証 ✓ 開発合金（VIC-65）は 400ºC 成形プロセスにおいて， 極めて高い寸法安定性を発揮し，脱型性が向上 欠陥の抑制 ✓ 熱収縮に起因する繊維座屈や致命的な層間剥離を完全に 抑え込むことに成功 力学的信頼性 ✓ 幾何学的な「板厚効果」を排除し，一貫した層間せん断強度を保証 産業へのインパクト ✓ 熱応力という「見えない足枷」から複雑形状を解放し， 次世代 CFRTP部材に真の設計自由度をもたらす SHINHOKOKU MATERIAL CORP. 20
Slide 21: Grazie
LinkedIn e-mail Grazie per l’attenzione Hiromichi T. Fujii +81-49-242-1950 新報国マテリアル株式会社 fujii@shst.co.jp SHINHOKOKU MATERIAL CORP. www.shst.co.jp