イントロ
軽量化に貢献する素材として、FRP・GFRP・CFRPという用語を聞く機会が増えています。いったいどんな素材でどのように製品化していくのでしょうか。
FRP：繊維強化プラスチック
FRP : (Fiber Reinforced Plastic)繊維強化プラスチックは、主にプラスチック（樹脂）をマトリクスとして、強化繊維と複合化した複合材料(英：Composite)です。主にガラス繊維を強化材として使用します。
GFRP：ガラス繊維強化プラスチック
GFRP：(Glass Fiber Reinforced Plastic)ガラス繊維強化プラスチックはその名の通りガラス繊維を強化材とした複合材料です。マトリクスとして使用する樹脂は主に、ポリエステルやエポキシが主流です。ガラス繊維とエポキシ樹脂を複合化した成形品をガラスエポキシ・ガラエポと呼んでいます。1940年代に誕生してから、プラスチックと同様で形状自由度が高く、ガラス繊維によって軽量化・高強度化ができることなどから多くの構造品や造形品で使われてきた素材です。クルマ好きの方は、エアロパーツに使われている素材と言った方がイメージがわくかもしれません。FRPとGFRPはどちらもガラス繊維をベースとした複合材を指すので凡そ同じ意味合いとなります。
CFRP：炭素繊維強化プラスチック
CFRP：(Carbon Fiber Reinforced Plastic)炭素繊維強化プラスチックは炭素繊維（Carbon Fiber）を強化材とした複合材料です。ガラス繊維よりも軽量で高強度・高剛性な繊維で、意匠的にも見栄えすることから、航空機や自動車の外装部品・釣り竿・ゴルフシャフトなど幅広い用途で使われています。
GFRPもCFRPもFRP（繊維強化プラスチック）の一種であるということです。
使用する繊維がカーボン繊維であればC、ガラス繊維であればG、アラミド繊維であればAが頭について呼称されます。強化繊維と樹脂（プラスチック）を組み合わせて使用することから、『複合材:Composite』や『複合材料:Composite Material』と呼ばれます。
製造方法
多くの特徴を持った素材『CFRP』ですが、どんな製法で製品が生まれていくのでしょうか。高品質なCFRP製造の代表『オートクレーブ成形法』の一般的なフローをご紹介します。
サマリー
似たように使われている用語ですが、それぞれ異なることが理解頂けたでしょうか。先端素材と言われる素材ですが、GFRP自体は誕生から８０年以上使われている歴史のある材料です。炭素繊維が誕生してからはCFRPが様々な分野で用途を拡大してきましたが、GFRPは絶縁材料で安価・CFRPは導電材料で高価など特徴も異なることから用途によって使い分けをしています。大まかなCFRPの特徴は、①軽い②強い③錆びないです。魅惑の素材と感じるCFRPですがメリットの反面、製造の煩雑さやコスト・量産性・リサイクル性などデメリットもあります。デメリットも理解した上で、GFRP・CFRP部品の採用を検討してみてはいかがでしょうか。
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当社では、FRP・GFRP・CFRPを用いたCFRP成形加工メーカーとして多くの技術ノウハウを活用し、設計・解析から製造、二次加工・アッセンブリ、塗装、品質保証、試験までワンストップに対応しています。
UCHIDAの設備
UCHIDAではお客様の高度な課題にも対応できるように最先端の設備を導入しております。
DMG森精機 - VS1000/40/2050
X軸：2,050mm（ストローク） ／ Y軸：1,000mm ／ Z軸：600mm ／ テーブル作業面：2,250×1,000mm
芦田製作所 - AUTO CLAVE 2号機
サイズ：Ø1,150×1,000mm ／ 使用温度：常温〜400℃ ／ 設計圧力：2.0Mpa（最高使用圧力） ／ 真空方式：バック吸引方式 ／ 真空口数：5個
芦田製作所 - AUTO CLAVE 3号機
サイズ：Ø3,000×6,000mm ／ 使用温度：常温〜200℃ ／ 分布精度：±2.5℃以内 ／ 昇温速度：4.0℃/分（空炉） ／ 冷却速度：4.0℃/分（空炉） ／ 設計圧力：0.99Mpa（最高使用圧力） ／ 常用圧力：0.7Mpa以内（メーカーから指定がなければ0.3Mpa位） ／ 圧力精度：±0.02Mpa（０〜0.99Mpa/cm²の圧力設定に対して） ／ 昇圧精度：0〜0.03Mpa/min ／ 圧力源：圧縮空気（常用時） ／ 真空方式：バック吸引方式 ／ 真空口数：10個
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サイズ：W1,000×H1,000×D1,000mm ／ 温度範囲：環境温度+20〜300℃ ／ 昇温能力：環境温度（20〜40℃）〜300℃まで/45分以内 ／ 真空方式：バック吸引方式 ／ 真空口数：10個
エスペック - 恒温恒湿槽
インストロン - 万能試験機5958
オーブン
サイズ：W7,000×H3,000×D2,000mm ／ 温度範囲：環境温度+20〜300℃（MAX） ／ 昇温能力：環境温度（20〜40℃）〜300℃まで/60分以内 ／ 真空方式：バック吸引方式 ／ 真空口数：10個
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X軸：4,000mm（ストローク） ／ Y軸：2,000mm ／ Z軸：1,200mm ／ C軸：0度〜±270度 ／ B軸：0度〜±110度 ／ テーブル作業面：4,000×2,000mm
【開発】
3Dプリンター | Markforged
塗装ブース
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Matrix-Arrey：32
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• 検査室 オリンパス - 倒立顕微鏡
オーブン
サイズ：W450×H450×D450mm ／ 温度範囲：環境温度+50〜650℃ ／ 昇温能力：環境温度+50〜650℃/120分以内
カッティングプロッター
テーブル作業面：W1,500×L3,500mm
島精機製作所 - カッティングプロッター
KUKA - ロボット
Krauss Maffei - エポキシ樹脂注入機
Resin 60ℓ ／ Hardener 25ℓ
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DMG森精機 - NV5000B/40
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JIS B 9920 清浄度クラスの上限濃度（個/立方メートル） ／ クラス5：100,000m³ ／ 室容量：256m²（16,000×16,000mm） 760m²（16,000×16,000×3,000mm） ／ 室内温湿度条件：温度 23℃±3℃ 湿度 65%以下 ／ 外気条件：夏期 温度35℃ 湿度 70%以下 ／ 冬期 温度-5℃ 湿度 40%以下
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CATIA V5：2台 ／ THINK DESIGN：1台 ／ MASTER CAM：4台 ／ その他 3D/CAD：3台 ／ その他 2D/CAD：5台
Markforged - 3Dプリンター
