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2024.05.31

CFRPと自動車産業の関係|剥離技術がもたらす将来の可能性

皆様、こんにちは。

群馬県高崎市で表面処理を行っております。株式会社三和鍍金です。

今回は「CFRPと自動車産業の関係」について詳しく紹介していきます。

CFRP(炭素繊維強化プラスチック)は、その軽量性と強度の高さから自動車業界に革命をもたらしています。

この先進的な材料が、どのようにして自動車のパフォーマンスを向上させ、環境負荷を低減しているのかを詳しく掘り下げていきましょう。

また、CFRPの採用が広がる中で直面している課題や市場の将来予測についても解説します。

三和鍍金では金属の表面処理だけでなくCFRPを含む環境保護に繋がる剥離事業も行っておりますので、お気軽にお問い合わせください。

CFRPとは

CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)、すなわち「炭素繊維強化プラスチック」とは、軽量でありながら高い強度と剛性を備える材料です。

この材料は、樹脂と炭素繊維を組み合わせることで、通常のプラスチックよりも遥かに優れた性能を発揮します。

炭素繊維にはPAN系ピッチ系の2種類があり、それぞれ異なる原料から製造されます。

PAN系はポリアクリロニトリルを基にしており、ピッチ系は石炭や石油が原料です。

これらの炭素繊維を用いることで、CFRPはその構造的特性を最大限に活かすことが可能です。

さらに、熱硬化性エポキシ樹脂を主体とした多様な樹脂が使用され、これが炭素繊維の特性を保護しつつ、全体としての材料性能を高めています。

CFRPの成形方法には、炭素繊維に樹脂が含浸したシート状の材料のプリプレグを使用する方法が一般的であり、これにより精密な形状の製品製造が可能です。

この材料の特性は、自動車産業において重要な役割を果たしており、その応用範囲は今後も広がり続けることでしょう。

自動車へ採用されるCFRP

自動車業界では、環境に配慮したクリーンな車の製造が求められています。

この要求に応えるため、多くの自動車メーカーは軽量で強度の高いCFRPの使用を進めています。

CFRPの採用は、主に高級車やスポーツカーの部品に限られていましたが、その優れた特性から、現在では一般的な乗用車にも広がりを見せるようになりました。

この材料を使うことで、自動車の重量を大幅に削減し、燃費の向上とCO2排出量の削減が期待できます。

燃費向上への貢献

自動車の軽量化は、燃費向上の最も効果的な手段の1つです。

CFRPを使用することで、車両の重量を大きく減少させることが可能となり、それにより燃料消費量が減ります。

たとえば、車体の重量を100kg軽減することができれば、二酸化炭素の排出量を毎キロメートルあたり10グラム削減することができるとされているのです。

この削減効果は、エンジンの負担を軽減させ、さらには走行能力を向上させることにも寄与します。

CFRPはこれらの利点を提供しつつ、自動車の安全性や耐久性を損なうことなく、より効率的な運転環境を実現しています。

自動車産業で実際に使用されている箇所

CFRP(炭素繊維強化プラスチック)は、軽量性と高強度の特性を生かし、自動車のさまざまな部品に革命をもたらしている材料です。

バックドアボンネットフードプロペラシャフトなど、重量削減が求められる部品において、CFRPの使用が進んでいるのが現状です。

例えば、バックドアの場合、従来のアルミ素材に比べて約40%の重量削減が実現できるとされています。

この重量削減は、燃料効率の向上とCO2排出量の削減に直結します。

また、CFRPは形状の自由度が高いため、複雑な形状の部品を成形することも可能です。

さらに、CFRPは特殊な材料を採用することで、生産性の向上も図られており、これにより量産車への適用が現実的なものとなっています。

自動車業界においてCFRPの採用が広がる中で、これらの技術的な進展は、未来の自動車設計の可能性を広げています。

CFRPに残された課題

CFRP(炭素繊維強化プラスチック)は優れた特性にも関わらず、いくつかの課題が残されているのが現状です。

その中で最も重要なのが、高いコストと生産性の問題です。

航空機のフレームなどに使われる熱硬化性CFRPは、エポキシ樹脂と炭素繊維を使用し、オートクレーブと呼ばれる特殊な設備で高温高圧下で成形されるため、1つの部品を作るのに2~4時間もの時間がかかってしまいます。

これは自動車の大量生産には不向きです。

しかし、技術開発の進展により、熱可塑性樹脂を使ったCFRP、すなわちCFRTPが登場しました。

CFRTPは成形時間を大幅に短縮でき、大型部品でも数分、小型部品であれば30秒以内に成形が可能です。

この技術的進歩は、自動車産業でのCFRPの採用拡大を実現しつつありますが、依然としてコスト削減は大きな課題として残っています。

研究開発の進行とともに、これらの課題の解決が今後の自動車産業におけるCFRPの普及を左右することになるでしょう。

CFRPの市場予測

2020年のCFRPの市場規模は約1兆2,464億円CFRTPは410億円と新型コロナウイルスの影響で前年比から減少しましたが、航空機や風力発電ブレードなどの需要が再び増加すると予想されています。

特に自動車産業においては、CFRPの軽量化と強度の利点が注目され、2025年からの需要増加が期待されます。

また、熱可塑性樹脂を用いたCFRTPの市場も、成形時間の短縮が可能であることから、急速に拡大しました。

2035年までにはCFRP市場が3兆4,958億円と2020年比で約2.8倍に、CFRTP市場は3,524億円と8.6倍に成長すると予測されています。

これらのデータから、CFRPおよびCFRTPの技術は、自動車産業だけでなく、他の多くの産業分野での利用拡大が見込まれることを示しています。

まとめ

いかがでしたでしょうか。今回は「CFRPと自動車産業の関係」について解説しました。

CFRPは軽量性と強度の高さから自動車産業に不可欠な材料となっており、燃費向上とCO2削減に大きく貢献しています。

高コストと生産性の課題にもかかわらず、CFRTPなどの新技術がこれらを解決し、今後も市場拡大が期待されます。

CFRPの利用は自動車産業に限らず、その優れた特性が多方面での革新を推進し続けるでしょう。

弊社、株式会社三和鍍金では50種類を超える表面処理の取り扱いだけでなく、CFRPを含む剥離事業にも事業内容を拡大しております。

「表面処理」「剥離」「リサイクル」に関することでしたら是非一度お気軽にご連絡ください。

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