(57)【要約】【課題】蛇腹状に変形し易く、衝撃エネルギーをより確実に吸収することができるクラッシュボックスの製造方法を提供すること。【解決手段】本発明は、第１層と第１層よりも強度が低い第２層とがクラッシュボックスの長手方向に交互に形成されたクラッシュボックスの製造方法に適用される。本発明に係るクラッシュボックスの製造方法は、金属粉にレーザ照射を行いながら、クラッシュボックスの長手方向に第１層と第２層とを交互に造形する工程を備え、第１層は、クラッシュボックスをストライプ状にレーザ照射を行って造形し、第２層は、クラッシュボックスの輪郭を辿るようにレーザ照射を行って造形する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１層と前記第１層よりも強度が低い第２層とがクラッシュボックスの長手方向に交互に形成されたクラッシュボックスの製造方法であって、
金属粉にレーザ照射を行いながら、前記クラッシュボックスの長手方向に前記第１層と前記第２層とを交互に造形する工程を備え、
前記第１層は、前記クラッシュボックスをストライプ状にレーザ照射を行って造形し、
前記第２層は、前記クラッシュボックスの輪郭を辿るようにレーザ照射を行って造形する、
クラッシュボックスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッシュボックスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、長手方向に衝撃を受けると、一部が長手方向に変形して衝撃エネルギーを吸収するクラッシュボックスが備えられている。
クラッシュボックスの一例として、例えば、特許文献１には、クラッシュボックスの一部に熱を加えて軟質化させ、蛇腹状変形の起点となる軟質部を形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１４５８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示されたクラッシュボックスは、軟質部を形成する際に、クラッシュボックスの一部に熱を加えるため、その熱が熱伝導により軟質部の周囲にまで伝わってしまい、軟質部とその周囲の部位との境界があいまいになってしまうおそれがある。そのため、特許文献１に開示されたクラッシュボックスは、軟質部を起点に蛇腹状に変形しにくくなり、衝撃エネルギーを確実に吸収できない場合があるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、蛇腹状に変形し易く、衝撃エネルギーをより確実に吸収することができるクラッシュボックスの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、クラッシュボックスの製造方法は、
第１層と前記第１層よりも強度が低い第２層とがクラッシュボックスの長手方向に交互に形成されたクラッシュボックスの製造方法であって、
金属粉にレーザ照射を行いながら、前記クラッシュボックスの長手方向に前記第１層と前記第２層とを交互に造形する工程を備え、
前記第１層は、前記クラッシュボックスをストライプ状にレーザ照射を行って造形し、
前記第２層は、前記クラッシュボックスの輪郭を辿るようにレーザ照射を行って造形する。
【発明の効果】
【０００７】
上述した態様によれば、蛇腹状に変形し易く、衝撃エネルギーをより確実に吸収することができるクラッシュボックスの製造方法を提供することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態に係るクラッシュボックスの構成例を示す斜視図である。
【図２】実施の形態に係るクラッシュボックスが衝撃を受けた状態の例を示す図である。
【図３】クラッシュボックスにおける層の密度と伸びとの関係の例を示す図である。
【図４】低強度層の密度が低いクラッシュボックス及び低強度層の密度が高いクラッシュボックスの各々について、衝撃を受けたときの潰れ方と、そのときの断面の状況の例を示す図である。
【図５】実施の形態に係るクラッシュボックスの製造方法の概要を説明する図である。
【図６】実施の形態に係るクラッシュボックスの製造方法における高強度層を造形するときのレーザ照射条件１の例を示す図である。
【図７】実施の形態に係るクラッシュボックスの製造方法における低強度層を造形するときのレーザ照射条件２の例を示す図である。
【図８】実施の形態に係るクラッシュボックスの高強度層及び低強度層の造形条件及び特性の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下で説明する各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。また、以下の実施の形態で示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、これに限定されるものではない。
【００１０】
＜クラッシュボックスの構成＞
図１に、本実施の形態に係るクラッシュボックス１の構成例を示す。なお、クラッシュボックス１は、長手方向（図中上下方向）に衝撃を受けることを想定しており、長手方向が車両の前後方向となる姿勢で車両前部又は車両後部に取り付けられる。
【００１１】
図１に示されるように、本実施の形態に係るクラッシュボックス１は、強度が高い高強度層（第１層）１０と、強度が低い低強度層（第２層）２０と、が長手方向に交互に形成された筒状体である。なお、低強度層２０は、高強度層１０よりも相対的に強度が低い層であれば良い。また、クラッシュボックス１は、低強度層２０の方が高強度層１０よりも、長手方向の長さが長くなっている。なお、クラッシュボックス１は、断面が四角形状であるが、これには限定されず、クラッシュボックス１の断面は、四角以外の多角形状、円形状等でも良い。
【００１２】
図２に、本実施の形態に係るクラッシュボックス１が衝撃を受けた状態の例を示す。ここでは、クラッシュボックス１は、長手方向の図中上側から衝撃を受けるものとする。
本実施の形態に係るクラッシュボックス１は、長手方向に高強度層１０と低強度層２０とが交互に形成されており、隣接する高強度層１０と低強度層２０間で強度差がついている。また、低強度層２０は、高強度層１０よりも強度が低いため、変形し易くなっている。そのため、図２に示されるように、クラッシュボックス１は、低強度層２０を起点として変形する。その結果、クラッシュボックス１は、途中で折れることなく、図中上側から下側に向けて蛇腹状に変形する。また、低強度層２０の長手方向両側には高強度層１０が形成されており、低強度層２０が変形すると、変形した低強度層２０の長手方向両側に位置する高強度層１０同士が、変形した低強度層２０を介して接触することで、衝撃エネルギーを吸収する。
【００１３】
ただし、高強度層１０の密度を高くし、低強度層２０の密度を低くして、密度の高低によって高強度層１０と低強度層２０間に強度差をつけると、密度の低い低強度層２０で十分な伸びが得られず、衝撃エネルギーの吸収効率が悪化するおそれがある。
【００１４】
図３に、一般的なクラッシュボックスにおける層の密度と伸びとの関係を示す。
図３に示されるように、クラッシュボックスは、層の密度が９８．５（％）未満では、層の伸び（％）が悪化する。
【００１５】
図４に、低強度層の密度が低い（９８．５（％）未満）クラッシュボックス（ＮＧ例）及び低強度層の密度が高い（９８．５（％）以上）クラッシュボックス（ＯＫ例）の各々について、衝撃を受けたときの潰れ方と、そのときの断面の状況の例を示す。なお、図４に示されるクラッシュボックスはいずれも、長手方向に高強度層と低強度層とが交互に形成された複数個の筒状体からなり、複数個の筒状体の外側壁同士を接続した構成となっている。また、図４の断面は、図２のＸ領域付近の低強度層の断面に相当し、白く見える部分が金属（すなわち、層）のエリア、黒い部分が空気のエリアとなる。
【００１６】
図４に示されるように、クラッシュボックス（ＮＧ例）においては、低強度層は、密度が低く、十分な伸びが得られない。そのため、クラッシュボックス（ＮＧ例）は、衝撃に対して低強度層が変形しにくいため、変形の途中で折れてしまっており、衝撃エネルギーの吸収効率が悪化する。
【００１７】
その一方、クラッシュボックス（ＯＫ例）においては、低強度層は、密度が高く、十分な伸びが得られる。そのため、クラッシュボックス（ＯＫ例）は、衝撃に対して低強度層が変形し易く、その結果、途中で折れることなく、蛇腹状に変形するため、衝撃エネルギーの吸収効率が向上する。
【００１８】
そこで、本実施の形態に係るクラッシュボックス１は、高強度層１０及び低強度層２０が９８．５（％）以上の密度を保った状態で、高強度層１０と低強度層２０とが長手方向に交互に形成された構成としている。
【００１９】
なお、本実施の形態に係る高強度層１０及び低強度層２０は、後述のように、Ａｌ系、Ｆｅ系、Ｔｉ系等の金属粉を使用して３Ｄ（三次元）プリンタに代表される三次元造形装置により一体成形される。このときに、高強度層１０を造形するときと低強度層２０を造形するときとでレーザ照射条件を変更することで、９８．５（％）以上の密度を保った状態で高強度層１０と低強度層２０間に強度差をつけることとしている。
【００２０】
上述のように本実施の形態においては、クラッシュボックス１は、高強度層１０と低強度層２０とが長手方向に交互に形成されに形成されている。低強度層２０は、高強度層１０よりも強度が低く、変形し易い。また、低強度層２０が、９８．５（％）以上の密度を保ち、十分な伸びが得られることも、変形し易さに寄与する。そのため、クラッシュボックス１は、低強度層２０を起点に変形し、蛇腹状に変形し易くなる。また、低強度層２０の長手方向両側には高強度層１０が形成されており、低強度層２０が変形すると、変形した低強度層２０の長手方向両側に位置する高強度層１０同士が、変形した低強度層２０を介して接触するため、衝撃エネルギーをより確実に吸収することができる。
【００２１】
＜クラッシュボックスの製造方法＞
続いて、本実施の形態に係るクラッシュボックス１の製造方法について説明する。本実施の形態に係るクラッシュボックス１の製造方法は、３Ｄプリンタに代表される三次元造形装置を使用する。
【００２２】
三次元造形装置は、三次元形状の造形対象物を互いに平行な複数の面で切断した各断面体毎に、断面体を造形し積層していくことで、造形対象物を製造する装置である。なお、本実施の形態においては、三次元造形装置における断面体を造形する方法として、パウダーベッド方式を使用する。パウダーベッド方式は、ステージ上に金属粉を一層づつ敷き、必要な部分にレーザを照射して、その部分の金属粉を溶融し、硬化させる方法である。
【００２３】
図５に、本実施の形態に係るクラッシュボックス１の製造方法の概要を示す。
図５に示されるように、本実施の形態に係るクラッシュボックス１の製造方法においては、クラッシュボックス１の造形姿勢を、長手方向が上下方向になる姿勢（すなわち、図５で示される姿勢）とする。そして、上述のパウダーベッド方式により、Ａｌ系、Ｆｅ系、Ｔｉ系等の金属粉にレーザ照射を行いながら、クラッシュボックス１の長手方向に高強度層１０と低強度層２０とを交互に造形し積層していくことで、クラッシュボックス１を製造する。ただし、高強度層１０を造形するときと低強度層２０を造形するときとで、レーザ照射条件を変更する。
【００２４】
三次元造形装置を使用することにより、高強度層１０を造形するときと低強度層２０を造形するときとで、レーザ照射条件を変更することができ、クラッシュボックス１を一体成形することが可能になる。そのため、高強度層１０と低強度層２０間に強度差をつけるための別工程が不要になる。また、パウダーベッド方式は、例えば、金属粉を１層当たり約５０（μｍ）敷いて造形を行う方法であるため、数ｍｍ程度である高強度層１０と低強度層２０間に明確に強度差をつけることが可能になる。
【００２５】
図６及び図７に、本実施の形態に係るクラッシュボックス１の製造方法における高強度層１０及び低強度層２０を造形するときのレーザ照射条件１，２の例をそれぞれ示す。
【００２６】
図６に示されるように、高強度層１０を造形するときのレーザ照射条件１においては、クラッシュボックス１をストライプ状に、レーザ照射を行って造形する。ストライプ状とは、全面を通じて横方向又は縦方向にレーザを照射することを意味する。このとき、レーザの出力は３５０（Ｗ）とし、レーザの走査速度は１１５０（ｍｍ／ｓ）としている。
【００２７】
一方、図７に示されるように、低強度層２０を造形するときのレーザ照射条件２においては、クラッシュボックス１の輪郭を辿るように、レーザ照射を行って造形する。このとき、レーザの出力は３００（Ｗ）とし、レーザの走査速度は６００（ｍｍ／ｓ）としている。
【００２８】
図８に、高強度層１０及び低強度層２０の造形条件及び特性の例を示す。なお、図８の密度の図面は、クラッシュボックス１を円筒状とした場合の高強度層１０及び低強度層２０の各々を上から見た断面図となっており、白く見える部分が金属（すなわち、層）のエリア、黒い部分が空気のエリアとなる。
【００２９】
上述のように本実施の形態においては、金属粉にレーザ照射を行いながら、クラッシュボックス１の長手方向に高強度層１０と低強度層２０とを交互に造形する。ここで、高強度層１０を造形するときは、クラッシュボックス１をストライプ状にレーザ照射を行って造形する。従って、一度レーザ照射された領域の近辺に再度レーザが照射されるため、レーザ照射部分に加わる熱量が増加して強度が高くなる。一方、低強度層２０を造形するときは、クラッシュボックス１の輪郭を辿るように、レーザ照射を行って造形する。従って、一度レーザ照射された領域は、次にレーザ照射されるまで時間がかかるため、熱が逃げる。その結果、レーザ照射部分に加わる熱量が低下して強度が低くなる。そのため、クラッシュボックス１において、高強度層１０と低強度層２０とを交互に交互に形成することができる。これにより、低強度層２０を起点に蛇腹状に変形し易く、衝撃エネルギーをより確実に吸収できるクラッシュボックス１を、一体成形で容易に製造することができる。
【００３０】
なお、本発明は上述の実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、上述の実施の形態では、クラッシュボックスは、１個の筒状体で構成されていたが、これには限定されない。クラッシュボックスは、複数個の筒状体からなり、複数個の筒状体の外側壁同士を接続した構成（図４を参照）であっても良い。
【００３１】
また、上述の実施の形態では、三次元造形装置の方式として、パウダーベッド方式を使用したが、これには限定されない。三次元造形装置の方式は、必要な部分に粉を供給すると同時に、その粉にレーザを照射するデポジション方式であっても良い。
【符号の説明】
【００３２】
１  クラッシュボックス
１０  高強度層
２０  低強度層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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