【早読み特選】産総研、CFRPリサイクル繊維で3D造形材開発

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  再生炭素繊維で製造した3D造形用フィラメント

産業技術総合研究所の杉本慶喜主任研究員と今井祐介研究グループ長は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）のリサイクル繊維で３Ｄプリンター材料を開発した。熱可塑性樹脂と混ぜ炭素繊維比率を２０％まで高めた。従来は約１割だった。炭素繊維は製造時に大量のエネルギーを投入する。リサイクルできると投入エネルギーの再利用につながる。

長さが０・１ミリメートル以下のリサイクル炭素繊維を３Ｄプリンターのフィラメントに再生させた。熱可塑性樹脂と混ぜる際に再生繊維の量を増やすとダマになってしまう問題があったが、適切な混練条件を見つけた。２軸混練押出機に温度や圧力などのセンサーを取り付けてプロセス条件を最適化した。

炭素繊維比率が従来の２倍に増え、リサイクル効率が向上した。炭素繊維の配向度はフィラメントの長さ方向に１０度以内。炭素繊維の向きがそろっているため、造形方向によって強度を高められる。実際に市販の３Ｄプリンターでラティス（格子）構造などを作って造形性を確かめた。

造形物の強度はこれから検証する。積層構造の特定の層をレーザーで微細加工し、切り欠き構造で応力を集中させて破断強度を測る評価システムを構築した。再生炭素繊維は樹脂との密着度がばらつく可能性があるが詳細に評価できる。

再生材の用途として３Ｄプリンター材料は応用製品の幅が広く、有望なリサイクル先といえる。再生技術と評価技術をセットで提案してリサイクルを広げていく。