自動車のEV化にともなう射出成形の今後の課題とハーモのトータルリンク

自動車のEV化にともなう射出成形の今後の課題とハーモの『トータルリンク』

外部環境の変化とイノベーション

ブラウン管から液晶へ、フィルムカメラからデジカメへ、携帯電話からスマートフォンへ。
このようなイノベーションは、内燃機関(エンジン)を駆動元として来た自動車業界に今、130年ぶりのパラダイムシフトを起こしています。

自動車業界におけるカーボンニュートラルへの取組み

地球の気候温暖化を背景とするカーボンニュートラルへの取り組みは、全世界のCO2排出量の20%を占める運輸セクターに対し、大きなインパクトを与えています。

加速するEV自動車への流れ

トヨタ自動車は、カーボンニュートラルを2035年へ前倒しすることを決めました。また、ホンダは2025年に内燃機関製造の主力拠点の一つであり、エンジン部品を製造する栃木県真岡工場の閉鎖を決めています。
今後カーボンニュートラルを背景に、ガソリン車からEV車への流れは、更に加速することが予想されます。


各国の自動車規制

アメリカ

アメリカ合衆国カリフォルニア州は2035年までにガソリン車とディーゼル車の新車発売を禁止。

イギリス

イギリスは2030年までにガソリン車とディーゼル車の新車販売を禁止。2035年までにはハイブリッド車の販売も禁止。

カナダ

カナダケベック州では2035年までにガソリン車とディーゼル車の新車販売禁止を発表しています。

中国

さらに、世界最大の自動車市場である中国では、2035年を目処に全ての新車をEVHVにするための工程表を専門化団体が発表しています。

このように、各国はZEV(ゼロミッションビークル)の取り組みを推進しており、これから の10年でガソリン車からEV車への流れは、更に加速することが予想されます。

 

自動車技術の高度化と消費者の変化

インターネット・GPS・5G通信の普及、AI人工知能の進化、ETCなどの交通インフラITS(Intelligent Transport Systems:高度道路交通システム)の高度化といった技術の高度化が進んでいます。
そして、シェアーエコノミー、先進諸国の人口減少や若者の車離れ、運転免許保有者の高齢化といった消費者の変化。この2軸を前提に、自動車業界は新たな取組み課題として、CASEの概念を提唱しています。

CASEとは(自動車の進化の方法性)


C:Connected(コネクティッドカー)

インターネット技術やGPS技術を応用し、自動車同士や緊急連絡先と繋がる技術イノベーションを指します。

A:Autonomous(自動運転)

AIやセンサー、カメラ、ITS,GPS等を活用した、技術の高度化による自動車の自動運転を指します。

S:Shared & Services(シェアー&サービス)

ライドシェアーやカーシェアーとよばれる新しいサービスの考え方です。「自動車の所有」から「移動手段としてのサービス」を自動車メーカーが提供する考え方で、MaaS(Mobility as a Service)と言われています。

E:Electric(エレクトリック)

自動車の電動化を指します。

上記のCASEに表されているように、技術の高度化や消費者の変化とと共に、ガソリン車からEV車への流れは更に加速することが予測されます。

 

EV自動車の抱える課題

自動車業界を取り巻く外部環境や、技術の高度化やさまざまな技術革新は、自動車のEV化の流れを加速させる一方、未だいくつかの課題も抱えています。
その課題は、航続距離、電池エネルギー密度の向上、重量低減・コスト低減、インフラ整備(充電ステーション等)と言われています。

EV自動車において軽量化は重要課題

特に、航続距離とエネルギー重量はトレードオフの関係にあります。
2018年時点のデータでは、700kmを走行するのに必要なガソリン40Lを比重換算すると32㎏でした。
同じ700kmを走行するのに必要とするバッテリー重量は640㎏(バッテリー密度180Wh/kg時)でガソリンと比べ20倍もの重さになります。
バッテリー密度を10倍の1800Wh/kgにできたとしても、EV自動車の動力に必要なエネルギー重量は、ガソリンに比べ2倍となります。
ガソリン車に比べ、一万点の部品削減が期待できるEV車においても、自動車の軽量化は航続距離、制動距離の観点からも重要課題であることに違いはありません。

 

射出成形におけるEV車の課題への対応

自動車のEV化が加速する中、軽量化への取り組みは、今以上に求められることは間違いありません。
特に、重量の嵩む金属部品から樹脂への代替は増加が見込まれ、CFRP・CFRTP等の新素材の開発は、シャーシへの金属代替樹脂としても採用が始まりつつあり、EV車の課題対応に射出成形は大きな貢献を期待されています。

自動車EV化に伴う樹脂部品の採用増

一方、EV化に伴う樹脂部品の採用増加は、今まで以上に製品形状の複雑さが予測され、3次元形状を求められたり、局所的偏肉成形製品を求められます。スライドコアの増加や、ゲート形状が複雑になる等、品質を保つために今まで以上複雑になることが予測されます。

製品形状の複雑さは、金型構造を複雑にさせるため、金型の冷却配管の設計もより複雑になります。このため、下記のような成形技術の高度な管理が求められます。

自動車EV化に伴う射出成形技術の高度な管理
  • 冷却媒体の流量は安定して供給されているか
  • スケール等により流量変化が起きていないか
  • 良品を得られる流量閾値(しきいち)の範囲に媒体流量は流れているか
  • 媒体温度は設定通り一定の範囲で稼働しているか

 

今後求められる成形技術高度化への対応

今までの金型温度調節機では、冷却媒体流量の表示や温度表示は可能でも、異常を捉えて知らせる、異常に応じ成形品を選別する、異常を後から確認することはできませんでした。

冷却媒体流量と温度の閾値設定が可能なハーモのトータルリンク

ハーモの『トータルリンク』は、金型温度調節機と取り出しロボットをつなげることで冷却媒体流量と温度の閾値設定ができます。

閾値を超えると

成形中の冷却媒体の流量と温度の異常を知らせる

異常を確認した際

不良品かもしれない成形品を取り出しロボットが自動選別する

異常が発生し不良品が出てしまった際

金型温度調節機の冷却媒体の流量と温度データをトレースすることができる

ハーモの『トータルリンク』により、EV車に伴う成形技術の高度化への対応が可能になりました。

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