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NEDOとNDC、世界初の熱可塑性CFRP製自動車用シャシー製作に成功。軽量化と量産化の実現にメド

NEDO（国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構）と名古屋大学ナショナルコンポジットセンター（NCC）は、熱可塑性樹脂と炭素繊維を混練するLFT-D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世界で初めて成功したと発表しました。

今回の熱可塑性CFRP製自動車用シャシー製作の成功で、材料供給から最終製品にいたる一貫自動生産の技術が確立され、軽量化と量産化を実現しながらコストを低減することが可能になったということです。

これまでも軽量化のためにシャシーのような構造部材に熱硬化性CFPRを採用することは行われていましたが、力学的特性は優れているものの、成形性・融着性に問題があるため航空機や一部の高級車にしか適用できませんでした。

そこでNEDO事業（革新的新構造材料等研究開発事業）に参加した名古屋大学の石川 隆司（いしかわ たかし）特任教授らのチームは、成形性・融着性に優れ、温度を上げていくと柔らかくなって融解する特性を持った熱可塑性CFRPを使って、LFT-D（Long Fiber Thermoplastics?Direct）工法を用いた開発に取り組んできました。

その結果、熱可塑性樹脂を超音波振動と加圧力によって溶融させ、部材同士を接合する超音波融着法を用いたシャシー組み立て技術を確立し、熱可塑性CFRPによる自動車のシャシー部材の成形をこれまでより圧倒的に短い、1分程度の短時間で完了させることに世界で初めて成功しました。

しかも、LFT-D工法（ドイツのフラウンホーファ研究機構で最初に着想された繊維強化プラスチックの製造方法）では、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たまま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ことができます。

このため、圧力釜を使用するオートクレーブ法（航空機の製造で採用）では必要となる中間工程が今回の方法では不要になり、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を構築して、製造時間の短縮が実現しました。同時に熱可塑性CFRPの融着可能な利点を生かして、ロボットを活用した超音波融着システムでシャシー部材を接合し、オール熱可塑性CFRP製シャシーの製作に成功しました。

ボディ外板だけではなく、シャシーもCFPR化することで車体の軽量化が大幅に進展し、今後自動車の車体の大部分がプラスチック化される素材革命の時代が来ることも予想されます。なお、オール熱可塑性CFRPシャシーは、2017年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】」での展示が予定されています。

（山内　博・画像：NEDO）



NEDO 世界初 融着も可能なカーボン材だけの自動車用シャシーの製作に成功

2017年10月16日、NEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）と新構造材料技術研究組合（ISMA）の組合員である名古屋大学ナショナルコンポジットセンター（NCC）は、熱可塑性樹脂と炭素繊維を混練するLFT-D工法で、熱可塑性CFRP（炭素繊維強化プラスチック）だけの自動車用シャシーの製作に世界で初めて成功したと発表した。

これにより、材料供給から最終製品までの一貫した自動生産が可能になり、CFRPの部材コストの低減が可能になる。今後、自動車ボディの大幅な軽量化や部材の量産化が加速されることで、自動車によるCO2排出量の削減が見込まれ、社会環境の課題に応えることができる。

従来からクルマや航空機の軽量化のために有望視されている材料CFRP（カーボン複合樹脂材）があり、これまでは熱硬化性を持つCFRPが利用されてきた。これは力学的特性に優れるものの、成形性・融着性に課題があり、航空機や一部の高級車への適用に留まっている。

熱硬化タイプではないCFRPを目指し、NEDO事業のひとつとしてISMAの組合員である名古屋大学の石川隆司特任教授らのチームは、成形性、融着性に優れる熱可塑性のCFRPに着目。LFT-D（Long Fiber Thermoplastics Direct）工法を用いた開発に取り組んできた。

その結果、自動車のシャシー部材の成形をこれまでより圧倒的に速く、1分程度で完了させ、また、超音波融着法を用いたシャシー組み立て技術によって、熱可塑性CFRPのみによる自動車用シャシーの製作に世界で初めて成功した。

これにより、材料供給から最終製品までの一貫自動生産が可能になり、部材コストの低減にめどが立ち、CFRPの量産自動車への適用の加速が期待される。

■融着技術のメリットも

今回採用されたLFT-D工法はドイツのフラウンホーファ研究機構で最初に着想された繊維強化プラスチックの製造方法で、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。その押し出された素材を高圧プレスに供給し、短時間に構造部材を成形する方法だ。

これまでの熱硬化タイプのCFRPのようなオートクレーブ法（電気釜にによる加圧・加熱）で必要となる中間工程が今回の方法では不要となるため、短時間での成形を実現している。

BMWはi3、i8に熱硬化型のRTM法を採用していることで知られているが、RTM法でも硬化に5分程度の時間を要する。しかし、LFT-Dはそれよりさらに高速で連続的に成形できる点が優位点だ。

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製シャシーの製作が可能になる。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になってくるのだ。

今後LFT-D工法で製作される部材の力学的特性の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。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行くという。

NEDOは、今回の成果と合わせ、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る。

なお、オール熱可塑性CFRPシャシーは、2017年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）で展示される。

国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO) 公式サイト
名古屋大学ナショナルコンポジットセンター 公式サイト



やはり時代はカーボンになるんだろうね

トヨタとかマツダは86とかロードスターあるし、その辺でコレを用いた形で次期型とか出てきたら面白そうだけど、コンパクトカーとかで数をこなしていかないとダメかな?(万が一の事故時とかが気にはなるけど)

神戸製鋼・長府製造所で、管理職を含む従業員が不適合品を報告せず

神戸製鋼所が20日夜、東京都内のホテルで緊急会見を開き、同社が行う自主点検に反して従業員が過去の不正を隠していたことを公表した。本社に設置した相談窓口へもたらされた匿名情報によって、10月19日に判明した。

「誠に残念。品質管理はちゃんとやっていこう、信頼が大事だと社長以下、いろんな形で直接対話で頑張ってきた中での問題。正直に過去の不正を出して（顧客と）話している最中で起こったことは非常に残念」と、体調を崩した川崎博也社長に代わって登壇した梅原尚人副社長が述べた。ただ、全社をあげた不適合品の検証の中で、こうした事実が見つからなかったことは、神鋼の深い混乱を見せつける形となった。

山口県下関市にあるアルミ・銅事業部門の長府製造所（押出工場）で、管理職を含む従業員複数人が関与。2016年9月～17年8月に製造された基準を外れた寸法の不適合品の品質検査データを、現場の自主点検、本社ものづくり推進部が実施した緊急監査の中でも報告しなかった。不適合品はアルミ押出品だが、対象となる数量は不明。どのような完成品に使われたものかは、顧客と協議中であることを理由に明らかにしなかった。

一連の行為について、神鋼は自主点検における妨害行為として「社内規定に則り厳正な処分を行う」と対外的な方針は示したが、「抜き取り検査でチェックした中ではヒットしなかった。見つからないようにしたのか、たまたま見つからなかったのかは今後の調査」と、山本浩司常務執行役員の歯切れは悪い。

梅原副社長からは調査主体の見直しも飛び出した。社内設置の「品質問題調査委員会」が主導してきた調査や対策について、外部委員だけで外部調査委員会を構成し、そこに託す。「外部委員だけというのがポイントで、客観性や透明性を加える」と新味を出したが、人選や具体的な運営方法を問われると「考え中」（梅原氏）と、苦しさをにじませた。


神戸製鋼製品、ホンダ乗用車で安全性を確認、オートバイでは調査中

ホンダは19日、四輪車に関する安全宣言を出した。神戸製鋼所が品質を保証する書類を改ざんして、要求基準に合わない製品を顧客に納品していた問題で調査を終えた。

神鋼から直接購入していたアルミ板が、乗用車などのボンネットやドアなどに使われ、基準を満たしていない部材であったが、衝突安全性能は保たれていることがわかった。鉄粉については、データ改ざんが行われた工場から出荷されたものではないため影響はない、と神鋼から報告を受けているとして、調査から除外した。今後、サプライヤー購入分で判明した場合は改めて確認することになるが、ホンダ四輪としての不安材料は、ひとまずなくなったことになる。

ただその一方で、オートバイやスクーターなどの調査は「使われているかどうかも含めて調査継続中で発表できることはない」（本社広報担当者）と繰り返した。

神鋼のデータ改ざんはアルミ銅の事業部門を中心に行われている。これらの部材は二輪車では主に、フレームや車輪を支えるアーム部分に使用されていることが考えられる。走行安全性への影響は、主に外板に使用されている四輪車以上に大きい。「かなり広範囲に調べなければならないことがあり、時間がかかっている」（同前）。

また、神鋼はこの件について「不適合品があるかどうかはお話できない。顧客にはすべて伝えている。社会に公表することで不安を与えるより、顧客と話して安全性を確認することが重要と考えている」（秘書広報部）と、回答した。

ホンダを除く国内3社は神鋼の部材使用を特定し、安全性の確認に入っている。販売するモデル数が多いこともあるが、四輪車との対応の格差は否めない。

石井啓一国交相は20日の会見で「現時点では安全性に影響があるとは聞いていないが、引き続き自動車メーカー等に早急に調査を進めるよう指示している」と、話した。



トヨタ、神戸製鋼製アルミ板を一部車両に使用…安全性・耐久性に問題なし

トヨタ自動車は10月19日、検査データ改ざんが発覚した神戸製鋼所製のアルミ板について、一部の車両のフード（ボンネット）やバックドアなどに使用されていることが分かったと発表した。

当該アルミ板については、神戸製鋼が保有していた直近3年分のデータを使用して強度や耐久性を検証。車両の安全性・耐久性に関する関連法規やトヨタの基準を満たしており、車両への影響はないとしている。

ただし今回の問題は、対象がアルミ板以外にも、銅管、鋼線、クラッド材、銅製品など、多岐にわたるため、全容の判明しておらず、トヨタでは現在、アルミ板以外の素材の車両への影響について、早急に確認作業を進めている。



スバル、神戸製鋼製アルミ板をボンネットに使用…安全基準はクリア

SUBARU（スバル）は10月19日、検査データ改ざんが発覚した神戸製鋼所製のアルミ板について、ボンネット（フロントフード）に使用しているが、すべての安全基準をクリアしていることを確認したと発表した。

スバルが神戸製鋼より直接購入している自動車用素材で、データ改ざんの報告を受けているのはアルミ板のみで、ボンネットに使用していることがわかった。スバルによる検証の結果、該当素材の品質は、同社が定めるすべての安全基準を満たしていることを確認した。

また、米国生産拠点であるスバル オブ インディアナ オートモーティブ インク（SIA）については、神戸製鋼より直接購入している自動車用素材はないことを確認。部品メーカー経由で購入している部品への影響については現在、確認作業を進めている。


まだまだこれから出てくるかもしれないから心配だな