アルミでは無理な小さく複雑な形状もカーボンなら実現可能！リカンベントトライクへの導入

今回はリカンベントトライクのパーツにCFRPを採用した【N 様】にカーボンラボ.jpの導入の成果についてお話をお伺いしました。

導入前の課題: アルミ材だと後処理を含めコストがかかる; 他素材だと形状的に作れない制限がある; 加工依頼のための三角法での図面が大変; 重量が重くなり機動性が低くなる

カーボン製作事例リカンベントトライクの補強パーツにカーボンを採用

今まで御社に数回注文してきましたが、今回のは、今年初めに製作したリカンベントトライクのフロントサス周りのねじり剛性があまりに小さかったので、これを改造、補強するための追加パーツです。

アマチュアの自設計なので、組みあがってみないと、構造的な剛性、特にたわみ剛性、捻り剛性が機能的に必要なレベルまで確保されているかどうかわかりません。

単純に言えば、カーボン材は高強度なので、アルミ材で作るより部材厚を薄くできます。薄くなるということは、たわみ易くなります。

アルミなら板一枚でたわみ剛性が確保できる場合でも、薄いカーボン材なら立体的にしないとたわみ剛性が出ません。

元々はアルミ材で作っていたのですが、カーボン材はアルミよりはるかに高強度なので、アルミでは無理な小さく複雑な形状でも簡単に作れます。

またアルミではできない中空構造的な立体物も、カーボンならプレート材を重ね合わせる事で実現できます。

構造的な剛性を確保するためにはどのような形にすれば良いかを考えるのですが、アマチュアなので立体構造物の剛性計算ができません。

強度自体は素材が高強度なので詳細な計算ができなくても、まず強度不足になるということはないのですが、剛性については試行錯誤的になり易いです。

試行となると､アルミよりはるかに低加工コストのカーボンでしかできません｡

実際には許容誤差以下の精度で加工されています。

例えば４mm厚プレートを井桁状に直交させる場合､スリット幅を４mmで加工すると実際には４ｍｍ厚プレートは差し込めません。カーボン材は硬いのでスリットが長いとまず無理です。

この場合スリット幅を+0.25ｍｍ（0.125+0.125ｍｍ）で図面を描いておくとOKです。穴あけ加工の場合も一緒です。φ8mmパイプを通したいなら、半径4.125mmの円にしておけば差し込めます。

加工寸法の公差±0.3ｍｍと記載されていますが、実際には±0.125ｍｍまでは精度確保されていました。

アルミ材で作っていた時は、加工コストがかなり高額になりました。一品加工に近いこと、加工したあとに腐食防止のためアルマイト処理が必要になること等によります。

さらには、

という課題がありました。

以下のような決め手がありました。

加工コストは、もともと安価なのをさらに部材取りを工夫し、使用板厚を２～3種類にまとめればかなり低額になり、アルミ材に比べれば1/2～1/3以下にすることができました。

パーツ形状もプレートの組み合わせ方（切込、重ね合わせ方）を考えることによってかなり自由自在なものが可能です。

図面も最終的には線画だけでいいので、三角法的な正式図面は必要ないので楽です。

また、完成全体重量もアルミ材に比べて半分近くになりました。

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