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メタンハイドレート~脱炭素社会の実現に向けて~

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車体軽量化を実現するマルチマテリアル接合技術

2022年4月25日広島大学 工学部第一類
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工学ホットニュース

 自動車製造分野においては、地球環境保護対策として、温室効果ガス排出抑制を目的とした燃費規制が年々強化されています。このような厳しい燃費規制達成のために注目されているのが「マルチマテリアル化による車体軽量化技術」です。マルチマテリアルとは、適材適所に異なる種類の材料を用いること。これまで大衆車を中心に多く使用されていた鋼板の一部を、軽量なアルミニウム合金、マグネシウム合金、さらには樹脂、繊維強化複合材などに代替することにより、車体の大幅な軽量化が達成できます。しかしながら、このような軽量化車体を製造するためには、異なる種類の材料同士を強固につなげる=接合する技術が必要不可欠です。さらに、一般に「10年以上、走行距離10万km以上」と言われる自動車の長い使用期間の間、接合部が壊れることがないよう高い安全性を確保する必要もあります。

テーマの利用・大学での取り組み

 広島大学では、接着剤を利用した接着接合、摩擦熱を利用した摩擦撹拌接合などを用い、異なる種類の材料を接合したマルチマテリアル接合部材を作製しています。例えば、アルミニウム合金と炭素繊維強化プラスチック(Carbon Fiber Reinforced Plastics : CFRP)の異材接合や、アルミニウム合金ダイカスト材とアルミニウム合金圧延材の異材接合など、その組み合わせは多種多様です。作製したマルチマテリアル接合部材に対し、実走行を想定した繰返し負荷を与えることにより、接合部の動的強度や、接合部の破壊機構について実験的、数値解析的両面からアプローチしています。さらに得られた知見から、より強固で高強度を達成するマルチマテリアル接合技術を提案、開発することにより、車体軽量化技術の更なる発展、これによる地球環境問題解決のための一役を担っています。

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