日立建機とNIMS、歯車の再利用可否の判定手法を開発

　日立建機（ https://www.hitachicm.com/global/jp/ ）と物質・材料研究機構（NIMS、 https://www.nims.go.jp/ ）は、建設機械の部品の一つである歯車について再利用可否の判定手法を共同で開発した。

　本手法を活用することで、再生部品を製造する工程において、歯車の再利用可否を定量的な基準に沿って判断できるようになる。これにより、これまで廃棄していた歯車が減少するため、CO₂排出量の抑制および産業廃棄物の削減が可能となる。

　日立建機の部品再生事業は、顧客の使用済み純正部品（油圧シリンダ、油圧ポンプ、走行装置など）を修理や定期交換時に回収し、分解・整備後、新品同等の機能保証付きの再生部品として、顧客にリユースしてもらう事業。

　再生部品を製造する工程で、例えば減速機の場合は、複数の歯車の組み合わせで構成されているため、分解後に各部品の再利用可否や、どの程度の加工・修理を行うべきかを判断する必要がある。歯車の再利用可否は、表面の傷、摩耗の度合いなど、目視などによる外観上の検査で推定寿命を判断していたため、定量的な基準を設けることが課題となっていた。

　本手法は、日立建機 ライフサイクルサポート本部 再生事業部とNIMS構造材料研究拠点環境疲労特性グループが共同開発したもので、2019年から取り組んできた。さまざまな稼働時間の建設機械から取り外した減速機の歯車にX線を照射して、表層組織の変化を測定する試験を重ね、疲労の蓄積による金属組織の変化と残留応力の変化に相関関係があることが分かった。

　この相関関係に着目しながら、表層組織の変化を定量的に測定するNIMSの技術と日立建機の再生部品に関するデータや知見を組み合わせることで、歯車の損傷の有無を定量的な基準で定め、再利用の可否を判定できるようになった。なお、本手法を用いた場合、超大型油圧ショベルでの部品の定期交換において、1台当たり約14トンのCO₂排出量の低減が見込まれる。

　本手法は、日立建機の土浦工場と常陸那珂工場において、2021年1月より試験的に導入を開始しており、2021年度中に本格的な導入を予定している。将来的には、再生事業を行っている日立建機グループの海外拠点への導入も計画している。日立建機とNIMSは、これからも共同開発を継続し、再生部品のデータベースとAIを組み合わせて、より高精度かつ迅速に歯車の再利用可否を判定する手法の開発を目指す。