世界で「接合革命」が起きている。軽量化や材料の多様化により、これまでの溶接から接着剤への置き換えや併用が進んでいるのだ。けん引するのは、自動車の車体を接着剤で接合する「構造接着」技術。世界で何が起きているのかを、産業技術総合研究所(産総研)接着・界面現象研究ラボ研究ラボ長であり、東京工業大学科学技術創成研究院准教授の佐藤千明氏に聞いた。

東京工業大学科学技術創成研究院准教授の佐藤千明氏
(写真:寺尾 豊)

接合技術の話題をよく耳にするようになりました。何が起きているのでしょうか。

佐藤氏:これまでの(工業製品)設計を一変させる接合技術の進化が世界中で起きています。「接合革命」と言ってもよいほどの、かつてない進化です。

なぜ、そのような変化が起こっているのですか。

佐藤氏:世界中の自動車業界が、自動車の車体を接着剤でくっつける「構造接着」技術を使い始めたからです。高い強度や耐久性を必要とするボディーの部材(構造材)を、接着剤(構造用接着剤)を使って接合します。構造接着技術に熱い視線が送られるのには、しかるべき理由があるのです。次の3つの理由です。

  • [1]軽量化に有利
  • [2]異種材料の接着が可能
  • [3]コスト削減に有利

 まず、機械締結とは異なり、ボルトやリベットなどの締結要素を使わないため、締結部を圧倒的に軽くできます。加えて、溶接では難しい異なる金属同士の接合や、溶接では不可能な金属と樹脂の接合など、異種材料同士を比較的簡単にくっつけることができます。自動車業界では今、異なる材料を適材適所で使いこなして究極の軽量化を狙う、ボディー設計の「マルチマテリアル化」が盛んで、特に欧米の自動車メーカーが積極的に展開しています。このマルチマテリアル化のニーズに、構造接着技術は実によくマッチするのです。

 その上、コストはリーズナブル。接着剤は典型的な機能性材料であり、原材料自体はそれほど高いわけではありません。基本的に量産効果を引き出せる材料なのです。

 つまり、世界のユーザーが求めており、時代の要請から来る「新しい設計」に応えることができる。だからこそ、構造用接着技術がホットなのです。現在溶接でくっつけている部分のかなりの部分が、今後は接着剤に置き換わっていく可能性があります。接着剤の適用箇所はどんどん増えることでしょう。

自動車ボディーの構造用接着技術で起きた画期的な事例を教えてください。

佐藤氏:画期的と言えるのは、ドイツ・ビーエムダブリュー(BMW)の電気自動車(EV)「i3」のボディーです。複合材である炭素繊維強化樹脂(CFRP)で出来たボディーをほぼ接着剤で造りました。補助的なものではなく、接着を主要な接合法として使っています。これにより、軽量化を実現しました。i3の車両重量(質量)は1260kg。2次電池などを搭載するために通常は重くなるEVでありながら、一般的なエンジン車(約1400kg)よりも140kg程度軽くしています。

 CFRPで出来た構造部材同士を接着させてボディーを組み上げる方法は、従来からありました。しかし、生産量の極めて少ない一部の高級車に限られていました。i3の画期的なところは、わずか2分のタクトタイムでの量産を実現したことです。これが、構造接着技術が要求水準の極めて高い量産車の生産工程で使えることを世界に証明しました。i3の市場投入は2013年末ですが、いまだに他社にはない、突出した接合技術と言えます。

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