HOME材料・素材・技術分野 > 自動車軽量化 -材料と成形加工-

自動車軽量化
-材料と成形加工-


 軽量化によって「資源を効率よく利用する」、「地球環境保全に寄与する」ことは自動車の大きな課題となっています。また、利用者に快適で安全な空間を提供するための付加価値向上も大切な課題です。これらの課題を解決するために、多様な部材や機能に応じたマルチマテリアル化や、成形加工技術が必要となります。各自動車関連メーカーはいろいろな角度から軽量化に取り組んでいます。
 本書では、自動車軽量化を多面的に捉え、下記の項目に注目し、幅広く調査を行い、まとめました。

自動車の軽量化の動機と軽量化のための設計手法、材料加工技術
金属材料(高強度鋼板、アルミニウム合金、チタン合金、マグネシウム合金)
およびプラスチック材料、炭素繊維強化樹脂複合材料を利用した軽量化技術
軽量化を目指した車体構造、シャーシ、燃料系など車両設計
材料間の溶接・接合技術
材料のリサイクル技術の現状

 
    □体裁 A4判297ページ
    □価格 本体72,000円+消費税
    □送料 弊社負担
    □発行 2015年12月

サンプルページはこちらPDF

章 目 次

 第1章 自動車軽量化の背景と軽量化技術の動向
 第2章 金属材料による自動車軽量化とその技術開発
 第3章 非金属材料の自動車軽量化とその技術開発
 第4章 自動車の車両設計における軽量化技術
 第5章 自動車軽量化における溶接技術
 第6章 使用済み自動車のリサイクル

詳 細 目 次

 
第1章 自動車軽量化の背景と軽量化技術の動向 1
 1.1 自動車を取り巻く外部環境 1
  1.1.1 CO2排出量と削減目標 1
  1.1.2 環境およびエネルギーの制約 2
   (1) 燃費規制 2
   (2) 自動車リサイクル法 4
   (3) 衝突安全規制の動向 6
  1.1.3 需要の変化 7
 1.2 自動車産業が取り組むべき技術的課題と自動車軽量化 7
  1.2.1 自動車軽量化の目的 7
  1.2.2 CO2排出量削減と自動車軽量化 8
  1.2.3 車両重量(質量)増加 8
  1.2.4 燃費改善効果 9
 1.3 自動車原材料利用形態の変遷 12
  1.3.1 自動車車両平均重量の推移 12
  1.3.2 軽量化技術適用部位 13
   (1) 自動車車両の軽量化と動力システムの小型・軽量化 13
   (2) 自動車総重量に占める構成部材比率と素材 14
  1.3.3 軽量化材料の特性 15
 1.4 軽量化のための設計技術 17
  1.4.1 自動車軽量化の技術手法 17
  1.4.2 コンピュータによる設計技術(CAE) 19
 1.5 自動車軽量化における材料加工技術 22
  1.5.1 金属系材料の加工技術 22
   (1) 合金の鋳造法 22
   (2) 鍛造加工技術 23
    (a) 鍛造技術の作業温度による分類 23
    (b) 鍛造技術の変形形態による分類 25
   (3) 金属パネルの成形技術 25
    (a) 高張力鋼板の成形技術 25
    (b) アルミニウム合金板材の成形技術 28
    (c) アルミニウム合金管材による中空部品の成形 29
   (4) 自動車軽量化における金属系材料の接合技術 30
    (a) 溶融溶接におけるアルミニウムと鋼材の物性値と溶接技術の適合性 30
    (b) 金属材料の接合技術 31
    (c) 自動車におけるアルミニウム材料の適用部位と接合方法 34
  1.5.2 プラスチック材料の成形技術 35
   (1) 一次加工 36
    (a) 射出成形 36
    (b) 押出成形 36
    (c) ブロー成形 37
   (2) 二次加工としての熱成形(真空成形、圧空成形) 38
   (3) 成形加工法と成形加工温度 38
  1.5.3 樹脂系複合材料CFRPの成形技術 38
   (1) 炭素繊維の製造加工 39
   (2) CFRPの母材の種類と成形方法 42
第1章 引用文献 43
 
第2章 金属材料による自動車軽量化とその技術開発 47
 2.1 鉄鋼材料 47
  2.1.1 自動車における鉄鋼材料利用の概要 47
   (1) 鉄鋼材料の使用比率と高強度鋼板採用動向 47
    (a) 車体骨格部材用(構造部材用)高強度鋼板 48
    (b) 補強部材用高強度鋼板 49
    (c) 外板パネル部材用高強度鋼板(〜440MPa) 49
    (d) 足回り部材用高強度鋼板(〜780MPa) 49
    (e) 自動車各部位における高強度鋼板適用の動向 49
   (2) 自動車における特殊鋼線材・棒鋼(ボルト、足回りばね、歯車など)の適用状況 51
   (3) 高強度鋼板(高張力鋼板・ハイテン)の機械的特性と成形性 51
  2.1.2 ホットスタンプ(ホットスタンピング)技術の概要 54
   (1) ホットスタンプ用高強度鋼板とホットスタンプ工程 55
   (2) ホットスタンプにおけるプレス成形性 56
    (a) 曲げ成形における形状凍結性 56
    (b) 張出し成形性 57
   (3) ホットスタンプ技術の利点と課題 58
   (4) ホットスタンプの新技術 58
    (a) 多段ホットスタンピング(ホットスタンプ)技術 59
    (b) 板鍛造工程の工程数を削減するワンショットホットスタンピング技術 61
  2.1.3 自動車外板パネル用鋼板の開発 63
   (1) 蓋物(ドア、フード、ルーフ、トランクリッドなど)用鋼板の開発 64
   (2) サイドパネル、フェンダー用鋼板 65
  2.1.4 自動車車体骨格部材用・補強部材用鋼板の開発 67
   (1) 高成形性980MPa級超強度冷延鋼板の開発 67
   (2) 980MPa級合金化溶融亜鉛めっき鋼板(高強度GA鋼板)の開発 69
   (3) 車体骨格部材用超高強度冷延鋼板・GA鋼板(980MPa級以上)の動向 71
   (4) 後熱処理型超高強度鋼板 73
    (a) 高周波焼入れ用合金化溶融亜鉛めっき鋼板 74
    (b) 2000MPa級ホットスタンピング用鋼板の組織制御 75
  2.1.5 自動車足回り部材用鋼板の開発 76
   (1) 自動車用780MPa級高強度熱延鋼板 77
    (a) 高残留オーステナイト780MPa級熱延鋼板 77
    (b) 高バーリング性780MPa級熱延鋼板 77
   (2) サスペンション、シャーシ部品用高強度熱延鋼板 78
 第2章 引用文献(2.1)  79
 2.2 アルミニウム合金材料 82
  2.2.1 アルミニウム合金材料の概要 82
   (1) アルミニウム材料の需要動向 82
   (2) 自動車用アルミニウム合金材料の需要動向 83
   (3) アルミ合金の種類 84
    (a) 展伸用アルミニウム合金 85
    (b) 鋳造用アルミニウム合金 86
    (c) アルミニウム合金の調質 88
   (4) アルミニウム合金の化学成分と機械的性質 90
    (a) アルミニウム合金の化学成分 90
    (b) アルミニウム合金の機械的性質 93
  2.2.2 車両の材料構成比率の推移とアルミニウム合金使用状況 95
  2.2.3 自動車用アルミニウム部品開発とアルミニウム化の動向 98
  2.2.4 ダイカスト用アルミ合金、および、鍛造用、パネル用アルミ合金の開発動向 100
   (1) ダイカスト用高耐力アルミニウム合金の開発 100
   (2) ダイカスト用高熱伝導度アルミニウム合金の開発 103
   (3) サスペンション用高強度アルミニウム合金(鍛造用) 105
   (4) 自動車ボディパネル用アルミニウム合金板材の開発動向 107
   (5) 内板用5000系アルミニウム板材料開発と製造時のコスト削減技術 108
 第2章 引用文献(2.2)  109
 2.3 チタン合金 112
  2.3.1 チタン合金とその需要動向 112
   (1) チタン合金の需要動向 112
   (2) チタン合金とその特性 113
  2.3.2 チタン合金の自動車部品への適用 115
  2.3.3 四輪自動車排気系用チタン材料の開発技術 116
   (1) 四輪自動車マフラー用チタン合金の開発 116
   (2) 自動車排気用部材Ti-Cu系合金薄板の開発 118
 第2章 引用文献(2.3)  119
 2.4 マグネシウム合金材料 120
  2.4.1 マグネシウム合金の利用動向の概要 120
  2.4.2 マグネシウム合金の概要 120
   (1) マグネシウム合金の特性 120
   (2) マグネシウム合金の種類と特徴 121
    (a) 鋳造用マグネシウム合金 121
    (b) 展伸用マグネシウム合金材料 122
   (3) マグネシウム金属の需給形態 122
  2.4.3 軽量化におけるマグネシウム合金の課題 124
   (1) マグネシウムの需要動向と予測 124
   (2) 軽量化におけるマグネシウム合金の課題と技術開発 126
    (a) マグネシウム合金の難燃性に関する技術動向 127
    (b) マグネシウム合金の耐食性 127
    (c) マグネシウム合金のコスト 128
  2.4.4 マグネシウム合金による自動車軽量化 129
   (1) 2000年前後のマグネシウム合金による自動車部品の開発動向 129
   (2) 最近の自動車軽量化動向 131
    (a) マグネシウム合金による自動車軽量化の最近の事例 131
    (b) 今後期待されるマグネシウム合金による自動車部品の例 132
第2章 引用文献(2.4)  133
 
第3章 非金属材料の自動車軽量化とその技術開発 135
 3.1 プラスチック材料 135
  3.1.1 プラスチック材料の概要 135
   (1) プラスチックの生産動向 135
   (2) プラスチック材料とその分類 138
   (3) プラスチック材料の特性概要 140
    (a) 熱可塑性樹脂の結晶性と非晶性 140
    (b) プラスチックの耐熱性 142
    (c) プラスチックの機械的特性 142
  3.1.2 プラスチック複合材料の概要 146
   (1) 複合材料とその分類 146
    (a) 複合材料の分類、種類 146
    (b) 炭素繊維とカーボンナノチューブ 148
    (c) 自動車軽量化に適用されるプラスチック材料、プラスチック複合材料の体系 148
   (2) 不連続繊維強化樹脂複合材料とその特性 149
    (a) 不連続・長繊維強化熱可塑性樹脂複合材料(LFTまたはLFRTP) 152
    (b) ガラス繊維強化ポリカーボネート(PC)の開発事例 153
  3.1.3 材料構成におけるプラスチック利用の動向 154
   (1) 汎用プラスチックの適用例 155
   (2) エンジニアリングプラスチックの適用例 158
  3.1.4 プラスチック材料の開発技術 159
   (1) PA66/アパタイトナノコンポジット材料の開発 159
   (2) ナノラメラ構造により耐衝撃性が向上したPMMAキャスト板 161
   (3) 自動車用ガラス代替品ポリカーボネート(PC)樹脂の技術動向 162
    (a) 光透過、熱遮断型ポリカーボネート(PC)樹脂の開発 163
    (b) 樹脂ガラスの耐摩耗性能向上のための技術開発 163
   (4) ポリプロピレン(PP)樹脂の自動車への適用 164
    (a) 自動車用ポリプロピレン複合材料の技術動向 164
    (b) バンパー用高剛性ポリプロピレン材料の開発 167
   (5) 自動車用バイオプラスチックの適用動向 168
    (a) 植物由来樹脂PA610の物理的特性 169
    (b) 耐熱温度が300℃を超える植物性樹脂(バイオプラスチック) 170
    (c) 微生物バイオマスを用いたポリイミド(PI)樹脂の開発 171
   (6) プラスチックのアロイ技術 173
    (a) ポリプロピレンPPとポリ乳酸PLAのポリマーアロイ技術 173
    (b) ポリマーアロイ技術 174
   (7) 高熱伝導性樹脂の開発 176
    (a) 熱伝導性ポリカーボネート樹脂 176
    (b) 絶縁性を有する高熱伝導性樹脂とその複合材料 178
   (8) 熱可塑性エポキシ樹脂の開発 180
 第3章 引用文献(3.1)  182
 3.2 炭素繊維強化樹脂複合材料CFRP(CFRTS、CFRTP) 186
  3.2.1 CFRPの需要動向 186
   (1) 炭素繊維の特性 186
   (2) 炭素繊維強化樹脂複合材料の特性 188
  3.2.2 CFRP複合材料の適用状況と軽量化効果 192
  3.2.3 自動車へのCFRP 複合材料の適用状況と軽量化効果 196
  3.2.4 自動車用炭素繊維強化複合材料の開発 197
   (1) サステナブルハイパーコンポジット技術の開発 197
   (2) 長繊維強化熱可塑性CFRP(CFRTP)の開発 202
   (3) 長繊維ペレットの射出成形技術 204
   (4) CFRP加工メーカーの技術動向 205
 第3章 引用文献(3.2)  207
 3.3 自動車用エラストマー材料 209
  3.3.1 熱可塑性エラストマー材料とその需要 209
   (1) 自動車におけるゴム材料 209
   (2) 熱可塑性エラストマー(TPE)の種類と自動車への適用状況 210
   (3) 熱可塑性エラストマーの需要動向 212
  3.3.2 主な自動車用熱可塑性エラストマーの技術 213
   (1) ポリエステル系熱可塑性エラストマー(TPEE)の開発と実用化 213
   (2) 自動車内装材用スチレン系熱可塑性エラストマー(TPS)の開発 215
   (3) ポリウレタン系熱可塑性エラストマー(TPU)の開発 215
   (4) 自動車ウェザーシール用動的架橋熱可塑性エラストマー(TPV) 217
 第3章 引用文献(3.3)  218
 
第4章 自動車の車両設計における軽量化技術 220
 4.1 車体構造設計技術 220
  4.1.1 高真空アルミダイカスト一体成形部品による軽量化 220
  4.1.2 CFRPによる車体構造の部品統合と軽量化 222
  4.1.3 プラットフォームの車両軽量化 224
  4.1.4 次世代鋼製環境対応車の設計 226
 4.2 シャーシ(懸架系)の軽量化技術 229
  4.2.1 サスペンションのアルミニウム化技術 229
   (1) サスペンションリンク、アームにおける超高強度アルミニウム化 229
   (2) フロントサスペンションメンバーの軽量化技術 230
   (3) 高真空ダイカスト技術とサブフレームへの適用 231
  4.2.2 プラットフォームにおけるシステム設計 232
  4.2.3 大拡管ハイドロフォーミング技術によるアクスルハウジングの軽量化 234
 4.3 燃料系・エンジン周り 236
  4.3.1 次世代自動車における軽量化と熱マネジメント 237
  4.3.2 樹脂系燃料タンクの軽量化技術 238
  4.3.3 OCV搭載樹脂製シリンダーヘッドカバー 240
  4.3.4 トヨタ紡織(株)におけるインテークマニホールド樹脂化 241
 4.4 自動車ドアパネルの樹脂化による軽量化効果 243
 4.5 フロントシートの軽量化 244
 4.6 アルミニウムによるワイヤハーネスの軽量化 246
 第4章 引用文献 249
 
第5章 自動車軽量化における溶接技術 251
 5.1 超高強度鋼板(超ハイテン)の溶接技術 251
  5.1.1 超高強度鋼板のスポット溶接における十字引張強さ(CTS)の向上 252
  5.1.2 自動車用鋼板溶接におけるレーザー溶接 256
   (1) リモートレーザー溶接におけるプルームによるパワーの減衰 256
   (2) リモートレーザー溶接利用のハイブリッド溶接の
       高板厚比3枚重ね溶接への適用 257
 5.2 自動車アルミニウムボディにおけるハイブリッド溶接技術 258
 5.3 異種材料の接合技術 261
  5.3.1 アルミニウム合金材と鋼材の異種金属接合技術 261
   (1) 新規アルミFCWの試作 261
   (2) 耐食性の評価と構造部材の試作 263
  5.3.2 CFRPと金属のレーザー直接接合技術の開発 264
   (1) レーザーによるプラスチックと金属の直接溶着・接合 264
   (2) CFRPと金属のレーザー直接接合 267
 5.4 自動車用構造接着剤 268
第5章 引用文献 269
 
第6章 使用済み自動車のリサイクル 271
 6.1 使用済み自動車のリサイクル関連法案とその運用 271
 6.2 自動車リサイクルの仕組み 275
  6.2.1 自動車トータルエネルギーとリサイクル 275
  6.2.2 使用済み自動車の処理とリサイクルの考え方と現状 276
  6.2.3 自動車リサイクル法に基づく再資源化の事例 278
  6.2.4 使用済み自動車におけるASRの処理とその動向 279
   (1) 自動車破砕残渣(ASR)の資源化・処理に関するLCA 279
   (2) 光学選別機を利用したASR由来のプラスチック材料リサイクル及び油化事業 283
 6.3 繊維強化複合樹脂材料(FRP)のリサイクルの動向 287
  6.3.1 ガラス繊維強化ポリアミド樹脂(GF/PA66)のリサイクル 287
  6.3.2 炭素繊維強化樹脂複合材料CFRP(CFRTS、CFRTP)のリサイクル 289
   (1) CFRP(CFRTS、CFRTP)のマテリアルリサイクルとLCA 289
   (2) 常圧溶解法によるCFRPのリサイクル技術 291
   (3) 炭素繊維強化熱可塑性樹脂複合材料(CFRTP)のリサイクル技術 293
第6章 引用文献 296

□ このページのトップへ
□ 材料・素材・技術分野の目次へ