鋼材インサート入りハイブリッド金属-複合材Aピラー：構造補強の新標準

車両ロッカーパネルから上方へ延び、ドアヒンジを保持し、ウィンドシールドを側面で支える3DハイブリッドAピラー。出典：LANXESS AG

今年発売のPorsche（ドイツ・シュトゥットガルト）911 Cabrioletは、コンバーチブルとロードスター向けに設計された軽量ハイブリッド金属-複合材Aピラーを採用した初の量産車です。

このハイブリッド金属-複合材ピラーは、高強度鋼製インサートを内部に、ポリアミド6ベースのLANXESS（米国ペンシルベニア州ピッツバーグ）Tepex dynalite 102-RG600(6)/47%連続繊維強化熱可塑性複合材成形ブランク、およびポリアミド66ベース短繊維ガラス充填Durethan AKV30H2.0製リブ構造で支持。この構造はL&L Products（米国ミシガン州ロミオ）開発のL-5235構造フォームによって摩擦で接着されています。LANXESSは、厳格な安全要件を持つ乗用車構造部品にTepexシリーズ熱可塑性複合材が特に適しているとしています。

ハイブリッドインサートの強度と剛性により、Aピラーは高強度鋼管を採用した従来設計と同等のロールオーバー耐性を確保しながら、5キログラムの軽量化を実現。この軽量化は車両の「グリーンハウス」エリアで達成され、重心を下げることで車両ダイナミクスを改善します。

「ハイブリッドAピラーの優れた機械的性能は、鋼板、Tepexブランク、バックインジェクション材としてのポリアミド6またはポリアミド66バリエーションのDurethan、L-5235のような構造フォームに基づくハイブリッドインサートが、構造的軽量車体設計にも大きな潜在力を持つことを示しています。これは特に電気自動車に適用可能で、重いバッテリーにより衝撃質量が大きいためです」と、LANXESSハイパフォーマンスマテリアル（HPM）事業部門Tepex自動車担当責任者のHenrik Plaggenborg氏。「軽量化はこの技術を採用する電気自動車の航続距離延長にも貢献します。」

ハイブリッド複合材エレメントのその他の潜在用途には、クロスメンバーとサイドメンバーの補強、B・Cピラー、荷重負担バッテリー部品、安全上重要なドア部品が含まれます。

ハイブリッド複合材エレメントは、L&L Productsがフランス・ストラスブルグ工場で開発・製造しています。補強エレメント製造の第一歩は、ハイブリッド成形技術を用いてTepexブランクを成形とオーバーモールディングで単一工程で実施。結果として得られる複合部品は、熱に反応して膨張するエポキシベースフォーム接着システムでコーティングされます。コーティングされた部品は車体に取り付けられ、それとともにカチオン電着塗装（KTL）プロセスを通過。KTLプロセスの高温で構造フォームが膨張し、Aピラーケーシングにも固定されている高強度鋼板と接着され、補強ハイブリッドインサートが形成されます。この最終工程は、Porscheが開発し継続的品質管理の対象となっている完全自動化製造プロセスで実施されます。

インサートとAピラーの開発プロセスは、LANXESSのHiAntカスタマーサービス運営によって支援されました。「Tepexブランクの成形（ドレーピング）シミュレーション、バックインジェクション充填シミュレーション、ワーページ計算などのサービスを提供しました。またAピラーの機械的挙動シミュレーションのための材料特性を決定し、これらの数値をPorscheに提供しました」と、HPMアプリケーション開発エキスパートのJean-Marie Olivé氏。