長年にわたり、自動車の軽量化は材料代替がすべてでした。鉄鋼をアルミニウムに、プラスチック部品を金属部品に置き換えることで、メーカーは重量を減らし、排出目標を達成することができました。そして、ある程度はうまくいきました。
現在、メーカーは、電化、CNG、水素プラットフォームの要求だけでなく、これまで以上に厳しくなる安全性と持続可能性の目標にも対応する必要があります。設計には、最小限の重量で最大の性能が必要です。つまり、真の利益は部品だけでなくシステムを再考することからもたらされるということです。
そして、 自動車の軽量化に関しては、コンテキストがすべてです 。最適な材料の選択は、製造場所、目標とする量、および各コンポーネントの性能要件によって異なります。 それがお客様のビジネスにとってどのような意味を持つかを見てみましょう。
システム再設計による革新
「何を交換できるか」と尋ねるのではなく、先見の明のあるOEMは、「これを構築する最善の方法は何か」と問いかけています。彼らは、バッテリーエンクロージャー、フロントエンドモジュール、座席構造など、システム全体を再設計しようとしています。
その答えは、安全性、耐久性、拡張性を損なうことなく軽量化し、複数の利点をもたらす 統合マルチマテリアルポリマー にあります。
軽量で非金属部品を使用すると、ロジスティクスを簡素化し、設計の手間を省き、穴あけ、フライス加工、塗装、腐食防止などの二次加工の必要性を減らすことができます。つまり、エネルギー消費量が減り、排出量が減り、生産プロセスがクリーンで効率的になるということです。
 
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「 車両の軽量化は、常にバランスを取る作業になっています。」と説明する。 ニルジャール・ネギ 専門家チームがIMCDインドとバングラデシュで先端材料分野の自動車部門を率いています。 「 現代の自動車に搭載される機能の数が増えるにつれ、性能、安全性、持続可能性の面で譲歩せずに重量を抑えることが課題となっています。そこで、特に早い段階でメーカーが意思決定を行い、後でコストのかかるリエンジニアリングを回避できるように支援するのが私たちの役目です。」 |
自動車軽量化用ポリマー
ポリマーは、スタンドアロン材料としても、複合材やハイブリッドシステムの必須コンポーネントとしても、軽量化戦略の中心です。
「 金属から高性能ポリマーに切り替えるだけで、特に熱、燃料、振動にさらされる部品において、性能が30〜50％向上しています」とNegi氏は言います。「 重量。 それは部品にもっと多くのことをさせることです。」
熱可塑性プラスチックと熱硬化性複合材料 はポリマーで、多くの場合ガラスまたは炭素繊維で強化されています。これらには明らかに異なる利点があり、さまざまな地域のメーカーに人気があります。
熱可塑性プラスチック は、リサイクル性と処理時間の短縮を実現できるため、特にアジアのハイスループット製造環境に適しています。
熱硬化剤 は優れた熱安定性と構造安定性を提供し、複雑で安全性が重要な用途にヨーロッパで広く使用されています。しかし、ヨーロッパでは規制圧力により循環性とリサイクル性がますます重視されるようになり、熱可塑性プラスチックも地域全体で着実に普及しつつあります。
製造プロセスに違いをもたらす可能性のある材料を詳しく見てみましょう。
| 材料 | 用途 | 利点 |
|---|---|---|
| 先進ポリマー複合材料 (ガラス/炭素繊維強化) |
-バッテリーエンクロージャー -アンダーボディパネル -クラッシュゾーン |
-強度対重量比が高い -熱安定性 -耐腐食性 |
| ハイブリッド構造 (熱可塑性樹脂+金属インサート) |
-シートフレーム -ブラケット -マウントシステム |
-局部補強 -コスト削減 -スケーラブルな製造 |
| エンジニアリング用熱可塑性プラスチック (PA、PBT、PPなど) |
-ハウジング -ダクト -内装/外装トリム |
-リサイクル可能 -簡単処理 -フレキシブルなデザイン |
| エンジニアリングサーモセット (エポキシ、フェノールなど) |
-構造部品 -熱にさらされるコンポーネント |
-耐熱性/耐薬品性 -寸法安定性 |
| 構造用接着剤 | -混合材料の接合 -内装/外装ジョイント |
-軽量化 -均等な負荷分布 -腐食防止 |
より優れた設計の自由
軽量素材の最大の利点の1つは、 設計の自由 です。従来の金属には、製造上の制約により限界があります。ポリマーを使用すると、射出成形によって複雑な形状をより簡単に作成できます。これは次のことに役立ちます。
- コンポーネントを単一の成形部品にまとめることによる部品の統合 合理化された設計による空力特性の向上 インテリアとエクステリアのデザインのカスタマイズによる美学とエルゴノミクスの向上 機能統合 例えば、素材へのセンサーの埋め込みや配線の直接化
次は、より軽く、よりスマートで、より環境に優しい
新しい材料としてテクノロジーが市場に登場し、その可能性は急速に拡大しています。材料イノベーションの次の波がやってきました。
- 二酸化炭素排出量を削減するバイオベースでリサイクル可能なポリマー
- より高い強度と熱性能を実現する繊維強化スマートマテリアル
- 材料ライフサイクルを延長する高度なリサイクル方法
- 高度にカスタマイズされた軽量部品を可能にするアディティブマニュファクチャリング 新しい材料に加えて、3Dプリンティングはまったく新しいレベルを可能にします設計の柔軟性について次世代コンポーネントの格子構造、部品の統合、材料効率の高い形状が可能になるため、軽量化戦略に最適です。
とはいえ、課題は残ります。一部のポリマーでは、特に高熱ゾーンの近くで温度制限を管理する必要があります。また、安全性と耐久性に関しては、依然として金属が好まれているという消費者の認識があります。1つ確かなことは、 個の先進ポリマーが 個のモビリティの未来への道を開いているということです。より軽く、より環境に優しく、より効率的な未来。
どのようなサポートができるでしょうか？
プラスチックの設計は決して簡単ではありません。自動車軽量化のための材料の選択や部品の設計には、あらゆる種類の考慮事項が影響します。
IMCD Advanced Materials では、材料の選択やコスト評価から、高度な部品設計、CAE計算、金型レイアウト、プロトタイプ/プレシリーズ成形まで、開発プロセスのあらゆる段階をサポートしています。システム思考のアプローチにより、メーカーが材料だけでなく設計と製造の全体像を見渡せるよう支援し、すべての決定が性能、持続可能性、効率に役立つようにします。
地元のIMCD担当者に連絡して、軽量化のニーズについて話し合ってください。