日産、CFRP製部品の量産化技術を開発――開発/成形時間の大幅な短縮へ

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日産自動車は2020年9月3日、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)製部品の量産化に向け、金型内における炭素繊維への樹脂の含浸度合いを精確にシミュレーションする技術を開発したと発表した。同技術を活用すれば、CFRP製部品の開発時間と成形時間を大幅に短縮できるという。

CFRP製部品は軽量で強度と剛性が高く、車体を軽量化し、車両の燃費性能と走行性能を向上させる。しかし、その成形の難しさが量産化の課題だった。炭素繊維を部品の形状に整え、金型にセットした後に樹脂を注入し、繊維に均一に含浸、硬化させることが、高品質なCFRP製部品の成形には必要だ。この方法では、含浸に最適な部品形状や金型の設計のために、樹脂の流れを確認しながら何度も金型を試作しなければならない。

日産自動車は今回、金型の試作回数を最少化するために、金型内への温度センサーの設置や透明な金型の採用などにより、金型内の炭素繊維間の隙間を流れる樹脂の流れを可視化することに成功。さらに、可視化した樹脂の流れから炭素繊維への樹脂の含浸度合いを高精度にシミュレーションする技術を開発した。このシミュレーション結果に基づき、炭素繊維の繊維方向に沿って最適な形状のビード(溝)を金型内の最適な位置に配置し、炭素繊維へ樹脂を効率的かつ均一に含浸させることで、高品質なCFRP製部品を成形できるという。

本技術を活用すれば、CFRP製部品の開発期間は約50%短縮できる。また、高品質なCFRP製部品をC-RTM工法によって成形する生産技術を開発し、従来のRTM工法よりも成形に要する時間を約80%短縮できるという。

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