こべるにくす・アーカイブス

当社では、ベンチマーク・試験・評価等を通じて自動車関連各社の研究開発をサポートしてきた。一方で世界で合計368億トン/年１）、日本の総排出量は約10億トン/年、うち運輸部門が約1.9億トン/年もあるCO2排出抑制が喫緊の課題である2）。このため自動車産業は環境配慮型車両の開発と普及に注力しており、技術の大きな変革期にある。本稿では、環境対応車の市場動向と技術動向を概観し、その中で自動車業界の研究開発に貢献する、コベルコ科研のトータルサポート体制について解説する。

固体高分子形燃料電池（Polymer Electrolyte Fuel Cell：PEFC）は、水素を燃料とし電極触媒上での酸素との電気化学反応により発電する装置であり、水しか排出しないクリーンエネルギーである。すでに定置型や自動車用として実用化されており、さらなるコストダウンや技術開発が進められている。PEFCを構成する部材の中でもセパレータは重量、体積、コストで大きなウェイトを占めており、かつさまざまな特性を兼ね備える必要がある最も重要な部材の一つに挙げられる1）。

モビリティ分野では、カーボンニュートラルに対応するために、BEV化の大きな流れとともに、従来の化石燃料よりも炭素排出量を低減する次世代燃料（合成燃料、バイオ燃料、水素、アンモニアなど）の導入の検討が進んでいる。

近年、モビリティ分野では複数部品を一体成形するギガキャスト製法が注目されている。いっぽうで、ギガキャスト製法は金型を含む設備に多大なコストがかかり、特にダイキャスト金型は一度製作すると大幅な形状変更への対応が困難である。そのため、大型アルミ鋳造品を砂型鋳造で試作および評価している報告例もあり、ダイキャストを含むアルミ鋳造品に対する注目度はますます高まっている。

脱炭素化の動きの中で、各自動車メーカーはバッテリー電気自動車（BEV）については小型・軽量・低コスト化が求められ、ギヤの回転系の振動や熱マネジメントの評価技術がますます重要になっている。本稿ではギヤボックスに着目し、下記の2つの予測技術に対する取り組み内容を紹介する。

近年の自動車ボディでは電動化対応のため軽量化が図られており、ホットスタンプ材は強度を活かして骨格系部材への利用が進んでいる。ホットスタンプ材は熱間でプレス成型し，成形金型に挟んだ状態で急冷させることにより強度を確保する。いっぽうで高強度化のために炭素量を増加すると割れやすくなることが知られている1)。

建築物、スマートフォン、家具、自動車──私たちの日常生活の中に「塗装」が施されていないものはほとんどない。そして、塗装の目的も多岐にわたる。単なる着色にとどまらず、金属なら腐食を防ぎ、プラスチックなら表面テクスチャー（模様など）を付与することもできる。すなわち塗装とは、「意匠性の向上」に加えて「対象物の表面保護」、「機能性の付加」といった極めて幅広い役割を持つ技術といえる。

建築物には、鉄筋コンクリート構造が多く使用されており、高層マンション等の共同住宅の7割が鉄筋・鉄骨コンクリート造が占めている。これら鉄筋・鉄骨コンクリート造は強度も高く、かつ、解体時に鉄とコンクリートを分解することにより、鉄スクラップとして回収・再利用可能な材料である（第１図参照）。

近年、自動車の車体では軽量化、安全性向上を目的に引張強度が1500MPaを超える高張力鋼板が使用されている。高張力鋼板の成型時の課題として、成型荷重が高いだけでなく、成型時のスプリングバック量が大きく、狙った形状に製作することが難しいことが挙げられる。これらを改善する手段として数値シミュレーションが利用されている。板成型プロセスでは、鋼板は曲げ、曲げ戻しを繰り返しうけながら塑性変形を付与されて成型されているため、数値シミュレーションを行う際には、バウシンガー効果やヤング率の塑性ひずみ依存性を考慮することが重要であることが知られており1)、これらを考慮できる吉田-上森モデル（YUモデル）と呼ばれる構成則がもちいられることが多い。本稿では、成型シミュレーションに適用可能なサイクリック応力－ひずみ特性取得試験を紹介する。

製品の軽量化や工程省力化を達成するために、これまでと異なる材料の採用や、より複雑で難易度の高い鍛造などの塑性加工工程の検討が必要となる機会が増えている。そのような検討において、塑性加工シミュレーションの活用が注目されているが、未知の材料やこれまで実施したことのない工程に対しては、シミュレーション精度の向上が必要となる。当社は塑性加工シミュレーションの精度向上を目的としたリング圧縮試験と摩擦係数同定シミュレーションの一貫した評価をおこなってきた。また表面観察技術も合わせて接触界面の状態変化にともなう摩擦係数の変化も考慮した潤滑材や金型用コーティングの評価もおこなっている。そこで本稿では金型用コーティングの評価事例を紹介する。

カーボンニュートラルの実現に向けての取り組みが進む中で、液体水素の輸送・貯蔵など極低温環境における材料の信頼性と安全性を確保するために靭性評価が重要となります。しかし、靭性の評価に広く利用されるシャルピー衝撃試験機は、液体窒素温度(77K)の低温試験が限界でした。

カーボンニュートラル実現に向けた取り組みとして再生可能エネルギーの導入が進む一方、安定した電力供給の確保には、負荷変動に対応できる火力発電が依然として重要な役割を担っています。負荷変動運転では発電プラントの起動と停止を繰り返すことから、使用される部材には高温・変動応力下における信頼性が求められています。そのため、負荷変動運転下で使用される部材には、クリープ損傷に加えてクリープ疲労損傷が生じることが強く懸念され、プラント材料の損傷評価は以前に増して重要な課題となっています。