自動車エンジンルームの補強部品（リブ形状）

自動車のエンジンルーム内の板金部品を CFRP に置き換えた 1/2 イメージの部品です。

現在の自動車のトレンドである EV 車はバッテリー重量が重いため、車体重量が内燃機関の車に比べて重くなりますが、部品の素材を金属から CFRP に変更することで車体重量の軽量化が可能になります。

こちらの部品は製品形状をあえて複雑化し、金属では実現できないリブ構造にすることで部品の強度向上を実現しています。リブは 1mm で 深さは 23mm です。全て MC による切削加工です。

表側は UD 材を用いることでその繊維方向に対する強度が強くなり、それだけでは弱い方向や捻り方向の強度を向上させています。

成形方法はプレス成形です。

CFRP複合材料は材料費が高額なため今回、部品を成形する前に当社の 3D プリンターで出力し、形状の現物確認を行いました。３D プリンターは成形可能サイズが A4 サイズですので 3 分割し、張り合わせることで 1/1 スケールのモデルに仕上げました。

材料特性は全く違いますが、実際の形状にすることで形状的な強さ弱さを知るヒントになります。

CFRP製自動車部品の強度剛性解析

この自動車部品ではまずリブ無し形状の金型を製作し、試作後に現物確認で強度の弱い部分に焦点を絞り、金型を改造してリブ形状追加しました。

比較のためにあえてリブを設置しなかった部位もありますが、この解析結果からリブ形状で強度や剛性の向上に寄与している部分とそうでない部分が明確になりました。

また、上記の解析結果を踏まえて最適なリブ配置を再検討しました。これにより部品重量の更なる軽量化と共に、ほとんどの部位で強度や剛性といった部品として必要な機能も向上させることができる結果を得られました。

当社ではこのような強度剛性解析のアレンジも可能です。