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軽量化

持続可能な接着剤ソリューションによる高性能部品の生産

自動車用複合材グローバルプログラムマネジャー、フランク・ケルスタン

「排ガス規制が厳しくなる中、燃費とCO2排出量の両方を削減する手段として新型自動車の軽量化が必須となり、軽量構造技術の重要性が高まり続けています」

資源効率とCO2排出量削減は世界のメガトレンドになっており、今の時代の重要課題の一つです。こうした背景から、さまざまな産業において製品を設計する上で軽量素材は重要な要素となっています。たとえば、自動車業界や航空宇宙業界では、新型自動車や航空機の軽量化が燃費向上に、ひいてはCO2排出量削減につながります。

もちろん、これはメーカーのエネルギー消費やフットプリント、製造コスト、さらに環境保護にも好影響を与えます。これが、メーカーが軽量化製品の分野で高性能の最新接着剤を含む革新的ソリューションを探し求める理由です。マッキンゼーなどの専門家も、軽量素材の使用量は今後20年間で増加し、高強度鋼、アルミニウム、炭素繊維の市場規模は3,000億ユーロに上ると見込んでいます。

自動車、航空宇宙など複数の業界で市場を牽引

最先端の軽量素材は、下記業界の多くのシステムの性能を向上させます。

  • 自動車
  • 航空宇宙
  • 輸送
  • エネルギー(風力タービン産業など)
  • 工業製品全般

写真

航空宇宙業界の軽量構造は、二酸化炭素排出量を削減する効果があります。

コンポジット用表面フィルムは落雷に対する保護力を高めます。

自動車業界を見てみると、軽量化イノベーションの経済・環境面に対する好影響と高性能接着剤の貢献度がよくわかります。

自動車業界全体に新たなトレンドが定着しつつあります。ロボットにより車体に吹き付け可能な防音材が、次々とビチューメンマットに取って代わりつつあるのです。

Loctite MAX 2は、ポリウレタンマトリックス樹脂の硬化時間をわずか1分にまで短縮可能にしました。

新製品のLiquid Applied Sound Deadener(LASD)は、運転中にエンジンやホイールから発生する固体伝導音を大幅に軽減します。

自動車業界を詳しく見てみると、軽量化イノベーションの経済・環境面に対する効果と高性能接着剤の貢献度がよくわかります。

  • 軽量素材の90%は自動車業界で使用されています。これは、自動車業界での取り組みが、CO2排出量全体に最も大きな影響を与えることを意味します。
  • アジア、ヨーロッパ、米国でCO2排出規制に関する厳しい目標値が設定され、軽量化を推し進める重要な要素になっています。たとえば、欧州委員会は、京都議定書の温室効果ガス排出量の目標値を達成するため、EU内で新規販売される乗用車やバンのCO2排出量削減に力を入れています。
  • 接着剤は、自動車製造において利益をもたらす要素の一つであり、自動車の大幅な軽量化が可能になります。欧州接着剤・シーリング剤産業協会(FEICA)によると、自動車のライフサイクルにおけるエネルギー消費は、接着剤を使用することで14.2ギガジュール削減されます。
  • 100キログラムの軽量化により、100キロメートルあたり約0.3リットルのガソリンを節約できます。乗用車のライフサイクルを平均15年、20万キロメートルと仮定し、52.5キログラム軽量化した場合、315リットルのガソリンを節約できることになります。

航空宇宙業界の場合

軽量原材料にとって重要なもう一つの市場は、航空宇宙業界です。ここでも軽量構造が大きな課題です。

  • しかし、製造過程で使用される原材料は業界の幅広い規制に対応する必要があり、そのことがエンジニアの関心事になっています。
  • 原材料は抵抗力、安定性、耐熱性が求められます。同時に、最新の航空機用部品や複合材は、乗客の手荷物と同様、重すぎてはなりません。
  • 自動車業界と同じ原則が航空宇宙業界にも当てはまります。航空機が軽量であるほど必要な燃料は少なく、航空機が排出するCO2も少なくなります。

世界中のメーカーを支援

ヘンケルの革新的ソリューションは、世界中のエンジニアがスマートな軽量部品を設計開発するのをサポートしています。

  • ベンゾオキサジン樹脂製の航空機用複合材は、スチールやアルミニウムのワイヤーで処理された複合材より約30%軽量です。このため、フライト時の燃費が向上します。
  • 新開発のベンゾオキサジン樹脂を使用した場合、航空機建造時のエネルギー消費も削減されます。従来の複合材は冷凍保存しなければならず、さらに加工するには解凍する必要があるからです。ヘンケルの新世代の接着剤は、常温で輸送・保管することが可能です。

複合材用表面フィルムは落雷に対する保護力を強化

航空宇宙業界には、軽量化以外にも多くの重要な要素があります。

  • 一つの例はエポキシベースの複合材用表面フィルムで、ハニカムコアの複合材の落雷に対する保護力を高めます。
  • さらに、この高性能製品は従来の表面フィルムに比べ30%軽量化しています。機体、翼、エンジン室、操縦翼面にも使用できます。

Loctite MAX 2 & 3: ヘンケルの強力なソリューション

ヘンケルは強力なイノベーションを推進し、顧客にとってより大きな価値を創出する最先端の技術を開発しています。また、自動車業界向けを中心に、高度な複合材ソリューションを幅広く提供することが可能です。

  • Loctite MAX 2は、ポリウレタンマトリックス樹脂の硬化時間をわずか1分にまで短縮可能にしました。処理時間の短縮は製造プロセスに好影響を与え、バリューチェーンにも利益をもたらします。
  • ヘンケルはベンテラーSGLと共同で、ポリウレタンマトリックス樹脂のLoctite MAX 2を使用し、ガラス強化繊維のリーフスプリングを製造するプロセスを開発しました。従来のスチール製のものに比べ、この複合材のリーフスプリングは最大65%軽量化されています。
  • 接着剤、シーリング剤、機能性表面処理剤の世界市場リーダーのヘンケルは、新しいポリウレタンマトリックス樹脂Loctite MAX 3の開発によって、ガラス繊維や炭素繊維の複合技術に基づく部品の完全自動量産化に向け、さらに重要な一歩を踏み出しました。

エレクトロ セラミック コーティングは軽金属の耐食性を新たな水準へ

ヘンケルの製品は、高性能部品を製造するために開発されています。自動車業界やその関連業界においては、性能、耐用年数、そして何よりも部品の重量が、極めて重要な要素になっています。

  • エンジンや駆動系の部品向けの革新的なエレクトロ セラミック コーティング(ECC)システムにより、ヘンケルは優れた耐食性と耐磨耗性のコンビネーションを提供しています。

LASDのような革新的な防音材に対する需要の拡大

自動車業界全体に新たなトレンドが定着しつつあります。ロボットにより車体に吹き付け可能な防音材が次々とビチューメンマットに取って代わりつつあるのです。

  • Liquid Applied Sound Deadener(LASD)は、運転中にエンジンやホイールから発生する固体伝導音を大幅に軽減します。
  • ヘンケルは、2006年、ヨーロッパにおいて自動車業界向けにゴムベースのLASD製品の製造を開始しました。
  • 現在、ヘンケルは世界中の主要自動車ブランドに革新的な防音材を供給しています。

軽量製品の開発は将来のビジネス成功の鍵

現在の産業界の動向を注視すると、接着剤が流れを変える鍵になっていることがわかります。たとえば、自動車メーカー各社は、低コストで量産可能な軽量ソリューションの開発の推進、原材料コスト全体を削減するための製造設備の改良、そして、燃費の優れた自動車を作るための高品質サプライの確保を実現するための戦略の策定を急ピッチで進めています。こうした要因を背景に、今後、市場において、軽量素材に対する需要が高まるでしょう。アジア太平洋地域が最大規模の市場で、その後にヨーロッパ、北米が続きます。アジア太平洋地域では、インフラ設備の改善と消費者の可処分所得の拡大によって自動車需要が拡大しており、それが市場を牽引していくと予想されます。

革新的な新製品とサプライチェーンの最適化によって、接着剤産業は、自動車業界と航空宇宙業界に限らずさまざまな業界においてより持続可能な取り組みに大きく貢献することができます。

事実とデータ

軽量素材の主要業界

  • 自動車
  • 航空宇宙
  • 輸送
  • エネルギー(風力タービン産業など)
  • 工業製品全般

メーカーにとっての主な課題


CO2排出量に関する政府の規制要件への対応

  • 生産プロセスの改善
  • CO2排出量の少ない製品の開発

原材料の供給状況と価格

  • 航空宇宙業界では依然としてアルミニウムが最も重要な軽量素材
  • 炭素繊維の需要は拡大する見通し

軽量素材産業の将来の見通し

軽量複合材が使用されている製品例

  • 航空機
  • 自動車
  • 風力タービン

軽量原材料産業の将来の見通し

軽量素材の使用量は今後20年間で増加し、高強度鋼、アルミニウム、炭素繊維の市場規模は3,000億ユーロに上る見通し

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