炭素繊維複合材料は優れた機械的特性を持ち、2000℃を超える高温不活性環境下でも強度が低下しない唯一の材料です。炭素繊維複合材料は、軽量、高強度、高弾性率、耐疲労性などの高機能素材としての特徴を持っています。炭素繊維複合材料は、最先端の医療、航空宇宙、産業、自動車などの多くの分野で応用されており、ボディ、ドア、室内装飾などあらゆる場面で目にすることができます。
自動車の軽量化は自動車産業の中核技術であり、重要な発展方向です。炭素繊維複合材料は軽量化の要求を満たすだけでなく、車両の安全性の面でも一定の利点があります。現在、炭素繊維複合材料は、アルミニウム合金、マグネシウム合金、エンジニアリングプラスチック、ガラス繊維複合材料に次いで、自動車業界でより人気があり、軽量材料として期待されています。
1. ブレーキパッド
炭素繊維は環境保護や耐摩耗性の観点からブレーキパッドにも使用されていますが、炭素繊維複合材料を使用した製品は非常に高価であるため、現在では主に高級車で使用されています。カーボンファイバーブレーキディスクは、F1 レーシングカーなどのレーシングカーで広く使用されています。50mの距離内で車の速度を300km/hから50km/hに下げることができます。このときブレーキディスクの温度は900℃以上に上昇し、多量の熱エネルギーを吸収することでブレーキディスクが赤くなります。カーボンファイバーブレーキディスクは2500℃の高温に耐え、優れた制動安定性を発揮します。
カーボンファイバーブレーキディスクは優れた減速性能を持っていますが、カーボンファイバーブレーキディスクの性能は800℃以上の温度に達しないと発揮されないため、現状では量産車にカーボンファイバーブレーキディスクを使用することは現実的ではありません。つまり、車のブレーキ装置は数キロメートル走行した後でないと最適な状態にならないため、短距離しか走行しないほとんどの車には適していません。
2. ボディとシャーシ
炭素繊維強化ポリマーマトリックス複合材料は十分な強度と剛性を備えているため、自動車のボディやシャシーなどの主要構造部品の軽量化に適しています。
国内の研究所でも炭素繊維複合材料の軽量化効果に関する研究が行われている。その結果、炭素繊維強化ポリマー材料本体の重量はわずか180kgであるのに対し、スチール製本体の重量は371kgであり、約50％の重量削減が可能であることがわかりました。また、生産台数が 20,000 台未満の場合、RTM を使用して複合ボディを製造するコストは、鋼製ボディのコストよりも低くなります。
3. ハブ
ドイツのホイールハブ製造のエキスパートであるWHEELSANDMORE社が送り出すホイールハブシリーズ「Megalight -Forged-シリーズ」は、2ピース構造を採用しています。アウターリングはカーボンファイバー素材で作られ、インナーハブは軽量合金で作られており、ネジはステンレススチールです。ホイールは約 45% 軽量化できます。20インチホイールを例にとると、Megalight-Forged-シリーズのリムはわずか6kgで、同じサイズの通常のホイールの重量18kgよりもはるかに軽いですが、カーボンファイバーホイールの車のコストは非常に高く、 20 インチのカーボンファイバー ホイールのセットの価格は約 20 万人民元ですが、現在は少数の高級車にのみ搭載されています。
4.電池ボックス
炭素繊維複合材料を用いた電池ボックスは、この要求を満足する条件で圧力容器の軽量化を実現することができる。環境に優しい自動車の開発に伴い、水素を燃料とする燃料電池自動車の電池ボックスに炭素繊維材料を使用することが市場に受け入れられています。独立行政法人エネルギー研究機構の燃料電池セミナーの情報によると、2020年には日本で500万台の車両が燃料電池を搭載すると推定されています。
以上が自動車応用分野における炭素繊維部品についてご紹介した内容です。分からないことがあれば、当社のウェブサイトを参照してください。専門家が説明します。
投稿時間: 2023 年 4 月 19 日