新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)は、新構造材料技術研究組合(ISMA)の組合員である名古屋大学(名大)ナショナルコンポジットセンター(NCC)と、熱可塑性樹脂と炭素繊維を混練するLFT-D((Long Fiber Thermoplastics-Direct))工法を用いることで、熱可塑性CFRP(炭素繊維強化プラスチック)のみによる自動車用シャシーの製作に成功したことを発表した。
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製作に成功したオール熱可塑性CFRPシャシー |
自動車の軽量化において有望視されている材料としてCFRPがあるが、これまでは熱硬化性CFRPが利用されていた。これは、力学的特性に優れるものの、成形性・融着性に課題があった。この課題の解決に向けて、NEDO事業「革新的新構造材料等研究開発」において、名大の石川隆司特任教授らの研究チームは、成形性・融着性に優れる「熱可塑性CFRP」に着目し、かつ、繊維強化プラスチックの製造方法である「LFT-D工法」を用いた開発に取り組んだ。
LFT-D工法は、連続的に炭素繊維を供給して熱可塑性樹脂ペレットと混練し、比較的長い炭素繊維長を保って混練機から押し出される素材を高圧プレスに供給、短時間に所望の構造部材を成形する方法である。オートクレーブ法では必要となる中間工程が今回の方法では不要となるため、熱可塑性樹脂と炭素繊維の供給から最終製品までの一貫自動生産システム構築が可能となり、短時間成形を実現した。
また、熱可塑性CFRPの融着可能な利点を生かしてシャシー部材を接合することで、オール熱可塑性CFRP製シャシーの製作に成功した。今回、ロボットを活用した超音波融着システムを構築したことで、複雑な実構造体の高速接合が可能となった。
NCCでは今後、LFT-D工法で製作される部材の力学的特性向上に注力するとともに、成形時の反りを抑制した高精度成形技術の確立を目指すという。また、超音波融着技術においては、鉄鋼材料の接合で用いられるスポット溶接と等価レベルの高速接合技術を開発していくということだ。
一方、NEDOはこの成果と合わせ、他の構造材料の開発を推進するとともに、これら異種材料を統合するマルチマテリアル化技術に取り組み、輸送機器の抜本的軽量化を目指します。これにより、自動車によるCO2排出量の削減を進めることが期待でき、今後も世界の環境問題の解決に貢献していくとしている。
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製作に成功したオール熱可塑性CFRPシャシー |
なお、オール熱可塑性CFRPシャシーは、10月24日から幕張メッセで開催される「IPF Japan 2017(国際プラスチックフェア)【第9回】」で展示される。
