日産、超軽量CFPR（カーボン）部品の量産新技術発表会レポート – Car Watch

日産テクニカルセンターで成形試験中継も行われた

日産自動車は、9月3日、カーボン部品となるCFRP（炭素繊維強化プラスチック）製品の部品の量産化を実現するためには、金型内での炭素繊維に樹脂を含浸程度を正確にシミュレートすることができる「樹脂含浸シミュレーション技術」を開発し、オンラインで発表会を行った。

登壇したのは、国内生産とサプライチェーン管理を担当する執行役副社長坂本秀行氏の車の生産技術の開発を担当する常務執行役員ヒラ禎治さん、生産技術の研究開発センターの専門家リーダー水谷敦氏の3人。

国内生産とサプライチェーン管理を担当する執行役副社長坂本秀行氏

最初に坂本氏は「最近の自動車新技術の開発CASEに関連して、特に、将来の環境課題である自動車排出ゼロ化のための車の電気化と関連するところは、新しい電池の材料や構造、損失が少ないインバータ技術、新しい素子のを活用し、モーターに関しても新たな磁石の開発、電磁損失の減少などの電気動力装置に関する新しい技術の成果が様々な発表されている。しかし、大型SUVなど重量のある自動車が同化は航続距離を確保するために、大きなバッテリーが必要であり、 、大きなバッテリー自体の重量が重くまた、その重量に耐えることができる衝突強度を車体が確保しなければならず、また、重量が重くなる。つまり、重い車ほど重くならざるをえないジレンマに陥っている」と問題を解説。

CFRP（炭素）は、鉄より50〜60％も軽いのが利点

続いて「童話車の主役であるハイブリッドでも使用されているエンジンの熱効率と減速の回生エネルギー理論限界が存在する宿命がその理論限界値自重によって大きく左右される。すなわち、電動パワーユニットの技術開発だけでは大規模な車両を、本質的に同化ゼロ放出させていくことは難しく、改めて今 “軽量化の重要性」、特に電気装置において軽量化の価値を再考する必要がある」と述べた。

また、坂本氏は「CFRP自体は古くから、次世代の車体構造材料としての適用が期待されているが、現実にはまだ量産適用に関しては課題が多く、非常に部分的に適用されるか、特定の車種に適用されるのが現実である。その理由は、4つのコストの高さ、成形性の難しさ、複雑な形状になると、強度が多少不安定になる量産の問題、そしてアルミや鉄など鋼材の接合方法部分がある」と述べた。

また、「CFRP自体は、炭素繊維を樹脂材料で固めただけのシンプルなもの。問題は、それを自動車の構成材料の製造工程で突破口が求められています。そこで日産は、最新のCompression- RTM（Resin Transfer Molding）工法を対象に樹脂の流動性分析を応用したシミュレーション技術の開発を行った。このため、CFRPを車両構成材料に引き上げた。これらの生産工程に関する技術開発は、地味で黒字のような存在であるが、今後の展開に期待を込めて、この席を用意してくれて」と、今回の技術発表に至る背景を語ってくれた。

発表会の模様

今後CFRPの活用について

鉄からCFRPに置き換えて、SUVクラスで80kg程度の軽量化を展望

質疑応答では平田禎治氏は、投入カテゴリー投入時期と適応部位についての質問については、日産のインテリジェントモビリティを推進するためには、軽量化は必須では工場では、1分に1台と2分1台の自動車を生産するラインがあるが、今回のCFRPが2分に1個製造することができるところまできたことで、実用化することができると、今回の発表に至っている。 特に、シミュレーションと結果が一致するということが、量産に適用するために大きな進展と答えます。

車両生産技術の開発を担当する常務執行役員ヒラ禎治氏

また、坂本さんも「2024〜2025年に発売する新型車あたりで適応させていく予定である」と明らかにした総水谷さんも「現在の側方衝突に要求される強度は、削除している」と解説した。

その他のCFRPに関する技術

今回新たに導入されたC-RTM工法のほかGT-R NISMOの屋根に使用される超軽量カーボンルーフカーボンパネルをサンドイッチ構造で空間に発泡剤のような主要な材料でプッシュすることで、約4kgの軽量化と使用する樹脂の粘度を高くすることにより、炭素繊維編み目が崩れにくい高外観品質を実現した。

また、炭素繊維自体に高圧電源でプラズマビームを表面にぶつかって表面の分子を活性化させることで、炭素繊維と樹脂の接着力を向上させる「CFRPフィラメントワインディング工法」も構築している。

超軽量カーボンルーフ

CFRPフィラメントワインディング工法