xTECH/日経ものづくり2018.02.21コピーしましたPR軽くて強い、理想的な軽量化材料の筆頭とも言える炭素繊維。その優位性は、工業製品としても建設資材としても身近な強度材料である鉄鋼(以下、鋼)と比べると分かりやすい。軽さを示す比重は約1.8と、鋼の7.8に比べて約1/4。強さを示す比強度(引っ張り強さ/比重)は鋼の約10倍。炭素繊維は鋼よりも75%も軽く、10倍も強い材料なのである。この特性に大きな関心を寄せているのが自動車業界だ。炭素繊維を強化材として樹脂に混ぜた炭素繊維強化樹脂(CFRP)を使い、鋼をはじめとする金属製部品を置き換えれば、クルマの大胆な軽量化を実現できるからだ。(NEDO)は、ボディー骨格やフードなどにCFRPを積極的に採用すれば、車体重量(クルマの質量)を970kgと、鋼中心の現行のクルマの1380kgから410kgも減らせると試算している。この軽さがもたらす燃費向上効果は実に22.5%にもなる(図1)。熱可塑性CFRPをできる限り使うと、鋼製主体の現行のクルマと比べて、車体重量を410kgも軽くできる。これに伴い、燃費は22.5%向上する。目下、最大の課題は材料価格の高さだ。炭素繊維の含有量や、それに伴う強度や弾性率、耐熱性などの性能の差で幅があるが、CFRPの価格は「1500~7000円/kg」〔CFRPの成形を手掛けるキャップ(本社静岡県・森町)〕、ざっと鋼の10倍以上だ。価格が下がらない最大の理由は生産量の少なさ。現在高級車を中心にクルマへのCFRPの採用は増えており、近い将来、量産効果によって価格がこなれると期待されている。1つの課題は、生産性の低さだ。現在、最も一般的なCFRPは、加熱すると固まるエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂に炭素繊維を混ぜるタイプ。航空機の構造部材などに使う場合は、高温高圧の圧力釜であるオートクレーブを使って成形するため、加工終了まで2~4時間かかる。これでは自動車のような大量生産の製品には時間的にも生産コスト的にも向かない。そこで、現在開発が加速しているのが、加熱すると溶融し冷えると固化する熱可塑性樹脂を使うCFRPである。CFRTPは熱硬化性CFRPよりも成形時間を圧倒的に短くできるため、コストを下げられる。あれば射出成形を使えるので一般的なプラスチックも通常の樹脂製部品と同じく30秒以内で成形できる。これなら、自動車のような大量生産に使える可能性が見えてくる。CFRTPなら、金属を置き換えて大幅な軽量化を実現し、かつ量産性を満たしてコストを抑えられる。そのため、CFRTPを使った製品が続々と誕生している。プレイヤーなど各サービスの全貌、業界別の参入機会・可能性などを解説。Specialエレキあらゆるプロセスで顧客ニーズに対応セキュリティも万全な新IoT向けマイコン毎月更新。世界で戦える工場マネージャー養成講座(全2回セット)国内外を問わず工場のマネジメントを担う管理者に求められるスキルを体系的に学べる講座です。激変する自動運転分野の最新技術と事業課題などについて、世界の最新情報をお伝えします。