東レが自動車業界に革命を起こす！強靭な炭素繊維CFRP対応の次世代3Dプリンターを共同開発、2020年度に発売へ！

ものづくり大国である日本の自動車産業に、大きな変革をもたらす革新的なニュースが飛び込んできました。東レの子会社である東レエンジニアリングは、自動車部品の試作などに革新を起こす、炭素繊維複合材（CFRP）を用いた画期的な3Dプリンターを開発したのです。

この新技術の登場に対して、SNSなどのインターネット上では「ついにCFRPを思い通りに成形できる時代が来たのか」「自動車の試作期間が劇的に短縮されそうでワクワクする」といった、ものづくり系エンジニアや自動車ファンからの歓喜のトドロキが数多く寄せられています。

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驚異の素材「CFRP」とは？従来の3Dプリンターが抱えていた弱点を克服

ここで注目されている「CFRP」とは、鉄と比較して重さがわずか4分の1であるにもかかわらず、強度は10倍以上という驚異的な特性を持つ素材です。これは炭素繊維に樹脂を組み合わせたもので、その軽さと頑丈さから、高い安全性が求められる航空機の主要な部材としても幅広く採用されています。

実は、CFRPに対応した3Dプリンター自体は、すでに複数の米国メーカーなどが市場に投入していました。しかし従来の方式は、ノズルから薄く押し出した素材を幾重にも積み重ねて形を作るため、強い圧力が加わると積層面から簡単に剥がれて壊れてしまうという致命的な弱点があったのです。

これでは、CFRPの最大のメリットである「高い強度」を十分に活かすことができません。そこで東レエンジニアリングは、ロボット大手のナブテスコや、その子会社で3Dプリンター製造の先駆者であるシーメット（横浜市）とタッグを組み、この課題の解決に挑みました。

今回開発された革新的なマシンは、なんと型枠を作りながら、その内部にペースト状のCFRPを隙間なく充填していくという独自の成形スタイルを採用しています。この画期的なアプローチにより、従来のように積層面から崩れることなく、素材本来の強靭な特性をそのまま再現できるようになりました。

さらに同社は、この3Dプリンターに最適化された専用の新素材まで自社で開発しています。長さ0.1〜0.2ミリメートルに細かくカットした炭素繊維をエポキシ樹脂に高密度でブレンドし、熱を加えると柔らかくなって複雑な型枠にも滑り込みやすい、優れた流動性を実現しました。

これにより、デザインが複雑な自動車パーツであっても、実際の製品に極めて近い高精度な試作品を手軽に作ることが可能になります。なお、このシステムは炭素繊維だけでなく、コストを抑えたガラス繊維を原料として代用することもできる柔軟性を備えています。

この待望の次世代3Dプリンターは、20センチメートル四方までのコンパクトな造形に対応しており、1台あたり3000万円程度での販売が予定されています。メーカー側は、CFRPなどの新素材とプリンターの提供を合わせ、5年以内に年間10億円の売上を目指すという頼もしい目標を掲げています。

私自身の見解といたしましては、この技術は単なる試作ツールの枠を超え、今後の自動車開発のスピードを何倍にも加速させる起爆剤になると確信しています。これまでは型成形に膨大な時間とコストがかかっていたCFRPが、2020年度の発売を機に、より身近な存在へと進化していくでしょう。

日本の高度な素材技術と精密な機械制御が融合したこのプロダクトは、世界の製造業における日本の存在感を改めて知らしめる素晴らしい快挙です。今後、実際の自動車開発の現場でどのように活用され、私たちの乗る車を軽量化していくのか、その動向から目が離せません。