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複合材の接着により、ポールスター1の電気自動車としてのハイブリッド性能が向上する
事例研究
プロジェクト
軽量でありながら耐久性に優れた、個性的なデザイン要素を詰め込んだ車体を作るために、複数の素材を組み合わせることは容易ではありません。ボルボの新しい高性能電気自動車ブランドであるポールスターは、まさにこの課題を、最初の革新的なモデルである高性能ハイブリッド車「ポールスター1」で解決しようと試みました。
新型車両の上部ボディは、炭素繊維強化プラスチック（CFRP）と鋼鉄の複合材でできており、ケブラー®繊維は同重量で鋼鉄の最大10倍の強度を持つ*。 ―これにより、燃費向上とバッテリー性能向上に不可欠な軽量化が実現します。また、CFRPは車体剛性を高め、よりレスポンスの良いハンドリングを実現します。これは、高性能車市場にとって必須の要素です。
しかし、複合材の接着は難しい場合があります。そこでポルスター社はデュポン社に協力を求め、当社は複合材接着における専門知識を活かしました。
課題
ポールスターのエンジニアは、車両の重量と騒音を大幅に削減し、腐食を防ぐ接着剤を必要としていました。また、加工性、性能、持続可能性の目標を達成しながら、設計の柔軟性を維持することも重要でした。
ポールスターの車両は、厳しい発売期限の中でスウェーデンで試作され、中国で製造された。デュポン社は、適切な製品を開発し、それを迅速かつ効率的に提供する必要があった。
車体構造を構成するCFRPと鋼鉄の複合材部品の設計上の特徴により、部品公差のばらつきから接合部に隙間が生じていました。この接着剤は、手持ち式またはロボット式の塗布装置を用いてこれらの隙間を効果的に埋め、硬化強度と取り扱い強度はPolestarの組み立て環境での使用に最適化されています。
解決
ポールスター社にとって、CFRPパネルを鋼鉄複合材に接着するための材料として、デュポン社のBETAFORCE™ 9050L複合材接着剤が選ばれました。
スウェーデンでの最初の試作段階におけるプロジェクトへの支援は、プロジェクトの成功に不可欠でした。同様に、スイスのデュポン研究所で開発された特注の熱硬化プロセスは、短い処理時間で必要な取り扱い強度を達成するために不可欠な、熱促進型配合の開発に貢献しました。
デュポン社のアプリケーション開発専門家は、接着幅のパラメータ設定にも協力し、アトラスコプコ社と連携して、車体への接着剤塗布の最適な位置を決定しました。これにより、硬化、取り扱い、組み立ての各工程において、すべての部品が適切に接合されることが保証されました。
結果
プロジェクトを順調に進め、最大限の成果を上げるため、デュポン社の担当者が当初から関与しました。当社のチームは、現場で材料ポンプステーションの試運転を支援し、オペレーターのトレーニングを行い、接着剤塗布前のCFRPの適切な前処理を含むその他のプロセスサポートを提供しました。
「デュポンの接着剤で接合されたCFRPと鋼鉄の複合構造を採用することで、車両重量を300kg削減すると同時に、騒音低減と腐食防止に関する高い基準も満たすことができました」と、デュポンの接着剤部門研究開発ディレクター、アンドレアス・ルッツ博士は述べています。「各車両に50メートルもの接着剤が使用されたことを考えると、この革新的で魅力的な電気自動車プラットフォームの展開において、当社が果たした重要な役割を誇りに思います。」
BETAFORCE™を選ぶ理由とは？
デュポン社のBETAFORCE™複合材接着剤は、軽量多素材車両における高性能接着のために開発されました。
- 壁厚の削減を可能にする
- 基材および接着接合部の構造の最適化を可能にする
- 動作時間範囲全体にわたって安定したねじり剛性を備え、長い接合線でも差動CLTEを効果的に管理できます。
- 非常に高速なアクセラレーション機能により、処理時間の短縮と大幅な投資コスト削減を実現します。
- プライマーレス性能により、プロセスの複雑さを軽減
- 異種材料間の腐食防止バリアを提供する
- 騒音、振動、不快感を低減しつつ、衝突性能を向上させます。
- 幅広い機械的特性および製品特性を示す
- 塗布時のビーズの安定性が非常に優れている
※鋼材の種類によって引張強度が異なり、ケブラー®糸の種類によっても引張強度が異なるため、結果は異なる場合があります。