“技術の日産”がまたやっちゃった!?　カーボンパーツの「C-RTM工法」って何だ？

「解析」のたまもの

昨今の自動車開発・製造においてよく耳にするのが、一般的にカーボンと呼ばれる軽量素材「CFRP（炭素繊維強化プラスチック）」の採用だ。CFRPはレーシングカー御用達のイメージが強く、一般ユーザーには縁遠いものと感じている人もいるだろう。ただ、近年ではそんな風潮も変わりつつある。スポーツカーに目を向ければ、CFRPを用いた空力パーツがメーカーでオプション設定されるようになり、よりとがったモデルにはデフォルトの状態でボディーパネル等に採用されている。スポーツカーメーカーの高性能車では、レーシングカーのようにモノコックにまで用いられている例も見る。じわじわとCFRPの採用範囲が拡大されてきているのだ。

そんななか、日産自動車は2020年9月3日に「CFRP成形の新技術」に関する発表を行った。これは近い将来の電動化モデルに向けた、パーツ量産における新提案である。

CFRPパーツは、端的に言えば炭素繊維と樹脂の組み合わせでつくられる。そしてこのパーツ成型の際にはさまざまなステップを踏む必要がある。炭素繊維に樹脂を染み込ませること（含浸）ひとつとっても、手作業による塗り込みや機械による流し込みがあり、成型の段階では、大きな窯で焼くオートクレーブや、金型を用いた圧縮によって型取る方法など千差万別で、それぞれ仕上がり具合も異なる。そしてこれらの工程に多くの時間と労力が割かれるため、CFRPパーツは高価なものになってしまう、というわけだ。

そこで日産自動車は新たに「C-RTM（Compression Resin Transfer Molding）」という工法を編み出した。このC-RTM工法は、金型を用いた型取りをしつつ、同時に加圧し均等に含浸させながら成型するというもの。樹脂を流し込む際の温度変化や浸透性など“流動解析”を行ったことがポイントで、均等な流し込みを可能としつつ、適切な強度を確保し、作業時間を短縮した点が新しい。

細かなところでは、型取りの際に炭素繊維シートのよれやねじれなどが発生しないよう、炭素繊維シートと金型の間に隙間を設けて樹脂を流す工夫もなされている。そうやって含浸の均質化を徹底したことにより、高精度で強度ムラがなく構造部材としても使えるものが出来上がった、というわけである。

日産が独自に開発した「C-RTM工法」によるカーボンパーツの一例。2024～2025年に登場する新型車の構造部材として用いられる。

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軽量・高剛性を特徴とするCFRP（炭素繊維強化プラスチック）パーツの使用例。今後は「GT-R NISMO」（写真）のような高性能モデルだけでなく、電動車をはじめとする量産車に広く用いられるようになる。GT-R NISMOについても、新技術の成果として、カーボンルーフの4.0kgに及ぶ軽量化が可能となった。

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C-RTM工法の最大のメリットは、生産スピードの速さにある。従来のオートクレーブ製法で約180～240分要していた成型作業は、約2分にまで短縮。パーツそのものの開発期間も半減するという。写真はC-RTM工法の特徴を示すスライド資料。

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