軽量化で排出ガス削減と燃費改善
マグナインターナショナルは、排出ガス削減と燃費の改善に向けた車両の軽量化を目的として、フォード・モーター社と協力して、スタンピングスチールによる同等製品と比べて質量が34%低減した、炭素繊維複合サブフレームのプロトタイプを開発した。
サブフレームは、エンジンとホイールを取り付ける場所で車両の構造の重要な部分であり、剛性や衝突時の衝撃吸収に役立っているものである。
45のスチール部品を2つの成形部品と4つの金属部品に置き換えることで、プロトタイプのサブフレームは部品点数を87%削減しており、成形品は、接着剤結合および構造リベットによって接合されている。
炭素繊維サブフレームは、マグナとフォードの間の研究開発プロジェクトの結果であり、炭素繊維強化コンポジットをシャーシアプリケーションに使用することによる質量削減効果と技術的課題の検証が行われている。
製造の初期段階からノウハウを結集
JEC World 2017の講演で、マグナ・エクステリアのGrahame Burrow副社長は、次のように語った。
「デザインとエンジニアリングを行うプロセスの初期に、顧客と密接なパートナーシップを結ぶことができれば、マグナの持つ能力をフル活用できる機会になります。我々は、デザイン・素材・加工ができる白紙の状態のものから、顧客や製品グループと協力し、スタイリングや性能を犠牲にすることなく、積極的な軽量化の観点から変化をもたらす可能性のあるソリューションを提供します。」(プレスリリースより引用)
マグナのエンジニアリングチームは、同社のボディ&シャーシと外装製品グループと共同作業を行い、複合材料と製造プロセスを使用して重量を削減するという課題に取り組むために、設計・材料・加工に関する独自のフル車両知識を組み合わせている。
設計は、コンピュータ支援エンジニアリング(CAE)分析に基づく、あらゆる性能要件を満たしており、プロトタイプのサブフレームは現在、同社によってフォード社のコンポーネントおよび車両レベルのテスト用に製造されている。
高性能を保った軽量化ソリューション
フォード・リサーチアンドアドバンストエンジニアリングの車両エンタープライズシステム担当ディレクターであるMike Whitens氏は、次のように述べている。
「コラボレーションは、乗り心地・取り扱い性・耐久性・安全性を損なうことなく、顧客に燃費向上をもたらす軽量コンポーネントを設計するうえでの鍵となるものであり、これらの軽量ソリューションを最も手頃な価格で実現するために継続して努力する必要があります。マグナとフォードの協力によるこの炭素繊維複合サブフレームは、先進的な材料のコラボレーションの素晴らしい例です。」(プレスリリースより引用)
テスト段階では、現在CAEによって測定されていない腐食や石のチッピングおよびボルトの荷重保持が検証されている。また、プロジェクトチームは、プロトタイプの構築やその後のテストで得られた結果をもとに、推奨される設計、製造、組み立てプロセスを開発することとなっている。
前述のバロー副社長は、マグナが長年にわたり軽量素材を使用してきたパイオニアであるとし、キャデラック CTS/ATS-Vシリーズ用の炭素繊維ボンネットを生産し、続いてマスタング シェルビー・コブラGT500の炭素繊維グリル開口部補強を製造したという実績について言及した。
(画像はプレスリリースより)

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