separator-02 水素技術で未来を拓く、時代の最前線となる金属セパレータ順送金型の開発

水素社会に向けた世界の取り組み

ウクライナ侵攻を契機に、エネルギー構造の変革が世界的に加速し、水素社会への移行に向けた動きも加速しています。
ドイツでは、水素導入目標が当初の2倍となる2030年までに10GWに引き上げられました。米国のインフレ抑制法（IRA）や各国における化石燃料との価格差縮小支援策なども推進されており、大規模水素製造プラントの建設計画も相次いで発表されています。 具体的には各国は以下のような取り組みを進めています。

• 支援策の充実
  米国：インフレ抑制法（IRA）
  各国：化石燃料との価格差縮小支援策
• 大規模水素製造プラントの建設
  サウジアラビア：世界最大規模のプラント建設
  豪州：大規模グリーン水素プロジェクト

1. 高効率生産と高品質管理

燃料電池は、高効率かつ高品質な生産技術の開発が不可欠です。従来の生産方法では、これを実現するために膨大な設備投資とスペースが必要となります。
→今回開発した順送金型により、金属セパレータ製造の設備コスト圧縮や省スペース化が期待されます。

2. 材料ロスの低減

燃料電池の製造には、高価な材料を多く使用するため、材料ロスの低減が重要です。
→今回開発した順送金型は材料ロスを極力抑えるレイアウトにすることで材料コストの低減に期待されます。

3. 原料・プロセスの低コスト化

燃料電池のコスト低減には、原料や製造プロセスのコスト削減が不可欠です。セパレータの金属化による大幅なコスト低減と高生産性が期待されています。
→今回開発した順送金型は、金属セパレータをハイスピードで大量生産が可能となり、1枚当たりの製造コストを抑えることが期待されます。

4. 金型耐久性の向上によるコスト低減

金属セパレータは耐食性が高い材料を使用するため、加工難易度は増加します。コストを削減するためには金型の寿命向上も大きく求められます。
→今回開発した順送金型は、1μｍオーダーの高精度金型部品の位置決め・クリアランス調整を行うことで金型の寿命向上が期待されます。

目標とする生産スピード

1分間の生産枚数

従来の生産ライン　6枚/分
目標の生産ライン　60枚/分
生産スピード10倍の向上を目指します。

半導体と情報伝達技術の未来は、半導体の微細化限界に直面しながらも、積層化や3D実装、異なる種類のプロセッサを組み合わせることで、全体的なコンピューティング性能を向上させるなどの新たな進化を遂げています。5GやAIなどのデジタル技術の発展により情報伝達技術が進化し、自動走行やFA（ factory automation ）、スマートシティなどの新たなアプリケーションシステム・デジタルユースケースが増えています。デジタル化の推進、新しい製品・サービスの創出、そして社会課題の解決に向けた取り組みが進められています。これらの進化と取り組みは、半導体と情報伝達技術の未来に大きな影響を与えていくことになります。

半導体関連部品は

• 電子機器の性能向上
• 電気自動車の普及
• サーバーやデータセンターの増加
• 半導体製造の拡大

といった大きな環境変化と共に今後も著しく成長していきます。
半導体市場が拡大する一方で、半導体自体を高効率で冷却する技術が課題となっております。電子機器は、小型化・高性能化が進むにつれて、発熱量も増加します。その為、ヒートシンク部品は、今まで以上に高効率で電子部品を冷却することが欠かせないものとなっています。

軽量で高効率な熱マネジメント部品の需要は今後も益々増加していくと予想され、アルミや銅といった非鉄材のCFP (Cold Forging Progressive )技術開発を進めております。
CFP (Cold Forging Progressive )技術は冷間鍛造を含める加工方法なので、高い精度、複雑で微細な形状で加工することができ、機械的性質・強度を高めることができます。
更に順送プレスにて、一度に多くの部品を安定した品質で生産することができ、大量生産に適しています。

主に手掛けている製品は今後数量が見込まれる部品2点となります。
ヒートスプレッダ：電子機器や家電製品などの内部で発生する熱を効率よく伝達するための部品　（材質：アルミ・銅）
ヒートシンク：熱を空気中に放散するための部品　（材質：アルミ・銅）
CFP(Cold Forging Progressive )技術を活用し、 微細鍛造・高精度成形・各素材への対応など新しい技術開発を進めております。

CAE（解析ソフト）活用

アルミ・銅の板鍛造の技術開発にあたり、解析ソフトを利用して素材の流れを確認しながら工程設計や金型部品の形状の検討を行い、より精密で正確性の高い技術開発を進めております。

カーボンニュートラルのハブとなる燃料電池

燃料電池は、水素と酸素の化学反応によって電気と水を生成する発電装置です。化石燃料に比べて環境負荷が少なく、再生可能エネルギーと組み合わせることで、持続可能なエネルギー源としての役割を拡大することが期待されています。こうした技術革新の進展により、燃料電池は、自動車を始め発電設備、家庭用燃料電池など、さまざまな分野で活用されるようになってきており、これからのカーボンニュートラル社会のハブとなる役割を担っております。

サイベックコーポレーションは2004年より金属セパレータの金型製作・プレス加工の技術開発がスタートし、現在に至るまでに計51件の案件に取り組んでいます。各社大手自動車メーカーとともに金属セパレータの設計段階からプレス成形性の評価し、多種にわたり、金属セパレータの試作開発を行ってきました。サイベックコーポレーションを選んで頂ける理由として、①地下工場で製作する超高精度金型、②共同開発した高剛性プレス機により、高精度な金属セパレータのプレス加工を実現できることです。金属セパレータの材質はステンレス・アルミニウム・チタンを主に板厚0.08～0.2mmの金属セパレータのプレス加工実績があります。また、 最近ではこの先将来を見据えた大判サイズの金属セパレータ順送プレス加工技術の開発に取り組んでいます。プレス加工後の後工程も考慮し、お客様の要望に合わせた製造ラインのご提案をいたします。

2004年～2022年　50案件の試作受注

直近3年の試作案件実績

金属セパレータは、燃料電池の主要部品です。従来はカーボン製セパレータが使用されていました。しかし、近年では、低コスト化、コンパクト化、耐衝撃性などの観点から金属セパレータが注目されています。 金属セパレータの材料としては、ステンレス、アルミニウム、チタンなどが主流です。特に、今後ステンレス鋼は最も期待されている材料の一つです。

右写真は開発した金属セパレータの流路形状断面になります。
従来のものと比較してプレス加工難易度が高い「流路ピッチ」・「壁角度」・「角R」にて流路形状を設定し開発を行いました。

• 製品材料：チタン、ステンレス　t=0.1mm
• 流路ピッチ：2mm（従来の1/2）
• 流路壁角度：2°（従来の1/4）
• 流路角内R：R0.1mm（従来の1/2）
• 流路高さ：0.55mm(板厚含む)

流路断面は均一に材料が伸ばされプレス加工することができました。

生活者の価値観変化と次世代モビリティの社会実装

近年、生活者の価値観は成長を重視するのではなく、生活の質（QOL：Quality of Life）や自然環境への配慮などを重視するものへと変化してきています。
次世代モビリティは、生活者の移動の利便性を向上させるだけでなく、交通事故の減少や交通渋滞の緩和、環境負荷の低減など、社会全体にもさまざまなメリットをもたらす可能性があります。 今後、デジタルテクノロジーの進化とあいまって、新しいタイプのモビリティが続々と発明・開発され、普及していくことが予想されます。

インボリュートギアの精度等級について
新歯車精度規格（JIS B 1702-1：1998とJIS B 1702-2：1998 ）にてN6等級をプレス上がり製品で実現しております。

歯車精度

プレス加工において発生するギアダレに対して技術開発を行っております。
生産性を下げることで課題解決する方法もありますが、順送プレス加工の生産性を維持したまま課題点を解決するプレス加工を目指して技術開発を行っています。