環境対応車に必要不可欠の「マルチマテリアル」設計

自動車分野で注目を浴びている「マルチマテリアル設計」について、元トヨタ自動車の技術者の大学教授が解説します。鍵を握る4材料のCFRPとセルロースナノファイバー、鋼、アルミニウム合金について「適材適所」の使い方を学ぶことができます。

量産タイプの燃料電池車（FCV）としてトヨタ自動車が初代「MIRAI」を発売したのが2014年。2030年には第4世代のMIRAIが登場するはずです。環境対応車両の代名詞にもなってきたハイブリッド車の「プリウス」も今、その第4世代に当たります。初代のプリウスが予想していた以上のスピードで販売台数が急増してきたのは周知の事実です。将来の環境対応車両の図式がまた大きく変わるのかもしれません。

さらに言えば、自動車は単なる移動手段ではなくなっているかもしれません。例えば、生産手段がもっとコンパクトになってくると、生産拠点が分散して地域と密接するようになるかもしれませんし、TPP（環太平洋パートナーシップ）協定の要請が拡大するとなると、国内保有の未開発の資源や国内創造技術を自動車の形を通して輸出することなど経済の活性化にもつながるかもしれません。また、宇宙開発も進んでくると思われますので、火星探索車など地球では考えられない環境での信頼性技術が必要になるかもしれません。自動車はまだまだ拡大する要素を持っています。ただ、今以上に、ムリ・ムダ・ムラの排除という考え方が普及してくると考えられます。

こうした中、自動車の構成材料も大きく変わりつつあります。現に、「マルチマテリアル設計」に大きな注目が集まっています。

自動車の構成材料における変化の1つは、「炭素繊維強化樹脂（CFRP）」の採用拡大です。これまでのスーパーカーだけではなく、最近では環境対応車両特有の「Must（必須）」な材料として目につくようになってきました。加えて、ここにきて国内保有の資源である木材に目を付けた「セルロースナノファイバー（CNF）」の研究も加速しています。これが主流の自動車構成材料になれば、将来の木材社会の礎になることも大いに考えられます。さらには適材適所」の考え方から、「マルチマテリアル化」が大きく進み、鉄（鋼）やアルミニウム合金の改良とともに、今以上に意味を持たせた異種材料構成の自動車が定着してくるものと考えられます。

このように、個性のある素材のマルチマテリアル化に期待がかけられますが、そもそもマルチマテリアルとはどんなものなのでしょうか。その最近の例を紹介します。また、マルチマテリアルを広義に捉えるとCFRPやCNFの複合材料もその1つと考えられます。ここでは、広義のマルチマテリアルの種類、意味と必要性、さらには課題と対策の方向性について分かりやすく解説します。

【受講効果】・将来における自動車のあり方をさまざまな観点から予測することができ、マルチマテリアル設計を支える構成材料の考え方や開発方向を知ることができます。
・今後の材料開発の方向として注目されているマルチマテリアルの意味を理解することができます。
・マルチマテリアル化する際の課題をいち早く予想し、ニーズ側およびシーズ側のキーワードを共有化することができます。