いずれはカーボン素材が大衆車にも使用されますか？ i8やi3のようにいずれは大衆車にも使われるほど一般化するでしょうか？ それまでにはあとどれくらいの時間がかかる見込みでしょうか？

Question

もしカーボン素材が大衆車にも使われるようになるとデザインの自由度は格段に増していろんな独創的なデザインの車が増えますか？
最近の車は卵形のような丸みのある流線型が主流ですが。

Answer 1

すでに高級スポーツカーや高級車の一部で使われていますが，大衆車への適用は，まだ先のことです。

●CFRP採用の目的は？
軽量化による燃費改善が第一目的で，車両運動性能改善が第二の目的になります。
大衆車に適用する場合，燃費改善が主目的になりますが，燃費改善1%を1000～2000円くらいでやらないといけないので，CFRP適用がそのコストターゲットに合致しているかどうかが問題になります。

●軽量化による燃費改善とは？
数年前，東レが開発したCFRP多用車では，

車重 1520kg → 975kg
燃費改善 9%改善

つまり車体の大半をCFRPでつくって，車重を500kg以上も軽量化しても，燃費改善は10%に届きません。

●CFRPのコスト対燃費改善効果は？
高張力鋼に対して，CFRPは2.3倍くらい高いコストになります。これなら1GPa（ギガパスカル）クラスの高張力鋼を使う方が安くなります。というのは，CFRPを使う場合，鉄やアルミニウムで構成する部品との接合に大きな課題があるからです。BMWのi3では，この接合のため，接合部は非常に大きな面積をつかって接合しています。つまり簡単に接合できないのです。このためi3のように，キャビン全体をCFRPでつくり，それをシャシーと結合する方式にしないと，接合部ばかりになって大変です。

●今後は？
いくつかのOEM（車両メーカ）がCFRPメーカを取り込んで，CFRPの適用を進めようとしています。たとえばBMWは次期型7シリーズに適用しますが，軽量化に貢献しているのは，従来の高張力鋼やアルミニウムであり，CFRPによる軽量化はわずかです。しかし高級車では，もともと燃費が悪いので，軽量化を進める必要があり，CFRPは徐々に適用が進むでしょう。

しかし大衆車では，CFRPによる軽量化での燃費改善効果はコスト的にメリットがないので，採用はごく一部に限られるでしょう。

●日本はどうするか？
日本には，レクサスくらいしか高級車がないので，まずトヨタでの採用が進むでしょうが，限定的です。なお日本はナノセルロースファイバによる軽量化技術の開発が進められています。是非，「セルロースナノファイバ」で検索してみてください。産学官での開発が始まったばかりで，材料に含まれる水分の除去などいろいろな課題はありますが，CFRPにつかうカーボンよりコストが安くなり，リサイクル性が良いので，期待される分野です。

簡単ですが，ご参考になれば幸いです。

質問者からのお礼コメント

回答ありがとうございます！
大衆車に採用するにはコストがかかりすぎて現実的ではないのですね。
今後技術革新でさらに安くて良い素材が誕生するやもしれませんし。

Answer 2

残念ながらデザインの自由度はあまり上がらないでしょう。
現在デザインを大方決めてるのは製作の容易度ではなく、対歩行者安全性です。
これで試験の基準を満たそうとすると車の形状は大方決まってしまうらしいです。
そういう意味ではよりデザインが安全な形状にはできるでしょうけど…。

Answer 3

TVで見ただけで詳しい作業工程は知りませんが、型の上にカーボン素材を人の手で綺麗に引き詰め、その後樹脂を塗り巨大な布団圧縮袋の様な物に入れて真空状態に密着させた後、大きな窯で焼いていました。その後不良のある箇所を点検修復。

かなりの時間と人の手が掛かるみたいです。
そんな物が一瞬で出来る金属板からカーボンに変わるとは思えません。

もっと簡単に出来る新たな素材が出来るとは思いますけど。

Answer 4

個人的には使われる日が来ると思います。
カーボン素材は熱変化によるゆがみが出ない。
よって修理は高くつくかもしれませんが
１００％治ります。
ユニット交換で治りますからね。
これがスチール素材アルミ素材の場合はゆがんだ場合
絶対元には戻りません。
仮に車体が無理でもドライブシャフトとかボンネンット
フェンダーとかパーツなら実用可能かと思います。
リサイクルの観点では難しいからいっそ燃やしたら
いい燃料になるかもしれません。

Answer 5

廃車になった後の処理を考えれば難しいと思います。

Answer 6

素材の特性があるから、難しいと思います
その特性にマッチしたコンセプトの車種が、ファミリーカーである一般乗用車に当てはまるか？ですね。

値段うんぬんダケの話では無いと思う

Answer 7

今のところは制作に時間が掛かるようですね。
燃費を良くするには軽量化が重要ですから、そのうち大衆車にも普及すると思います。

Answer 8

カーボンも良い事ばかりでは有りません。
廃棄する場合、リサイクルが難しい素材でも有ります。
スチールの様に、溶解して簡単にリサイクルが出来ません。
また、鋼板と違って、生産性も良くありません。
圧倒的にコストが高いのです。
確かに、強度剛性は高いのですが、大衆車の様な車には、現状必要ない素材です。
グラム単位で軽量化し、コストダウンを図ってはいますが、採用はずうーと先でしょう。

Answer 9

現在パーツ単位だが
結構カーボン素材が採用されてますよ。

更なるコストダウンが期待されています。

2015年1月8日（木） NHKで放送されています。

注目の素材 炭素繊維 自動車の骨格に 開発最前線

http://www9.nhk.or.jp/nw9/marugoto/2015/01/0108.html

自動車の骨格に炭素繊維

新時代の素材として注目を浴びる炭素繊維。
軽さと、鉄の１０倍ともいわれる強度を兼ね備えているのが特徴です。

コストダウンが進んできたことで
去年（２０１４年）から販売が始まった小型の
電気自動車にも使われています。

導入が進んだ背景には
複雑な形に加工しやすいこともあります。



BMWが量産車で超軽量「炭素繊維」を採用 ! 日本でも普及促進へ
clicccar.com/2013/06/30/223823/
2013/06/30 - （1）広島県のSGLと三菱レイヨンの合弁会社MRC-SGLプレカーサー（MSP）で カーボン繊維素材の原料となるポリ・ ... 素材ですが、BMWはそこに目を付けて、従来は一部の特殊用途だったCFRPを生産効率を改善して量販車に採用、コスト ...
カーボン素材には2種類あるのを知ってますか？ | clicccar.com ...
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2015/05/22 - レースマシンやスーパーカーにはカーボン繊維素材＝CFRPが使用されている話をよく聞きます。そのカーボンは大きく分けて、PAN系と ... 自動車関連ではというと、そのどちらも使用されることがあるようです。また、成形の方法でPCM工法 ...

Answer 10

現状の車から、300～400万円を上乗せされるとどうなるでしょうかね。
購入、出来るんですかね。そっちの方が心配になるね。

Answer 11

100年後には、そうなっているかも。

今は、コストがかかるからないでしょう。

また、カーボンより安くて強固な素材が開発されます。