自動車のこれから

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知り合いに高齢運転者講習会に行ってきた人がいる。70歳を超えると免許更新を前に受講することが義務付けされている。受講料5100円で視力・動体視力・視野角の測定と教習場コースでの運転技能チェックがある。本人は30歳相当との診断を得て自慢している。75歳を超えると認知症のチェックも入る。その時も自慢するだろうか、いや待てよ、何年後にはこの制度が継続しているか疑問なのだ。

現在はレベル2(前車追随、自動ブレーキ、レーンキープ)それに車庫入れアシストか自動化、死角にある走行車の接近警報機能も利用されている。これは完全自動運転のレベル5には達していないが、そう遠くない時に実現すると予想される。そうしないと自動車メーカーは生き残ることが厳しくなるのが予想されている。パワートレインがガソリンだ、EVだと言う前に自動運転に向けたソフト開発が重要になっている。当然だが運転免許そのものも必要がない。

 行く先を乗車後に口頭で言うか、スマホのスケジュール通りに目的地まで運んでくれる。スタートのボタンを押せば全て終わりとなる。パソコンの原理やスマホの原理を知らなくても利用できるのと同じである。初歩的機械言語のBASICを知らないとパソコンを動かすことができなかった時代があった。それから30年も経過していない。自動車の自動運転も時を経ずにそのようになるだろう。自動運転については既にグーグルがテスト実績で先行しており、自動車メーカーはパソコンや携帯と同じ運命にならないように必死にソフト開発をする必要がある。先日の東京モーターショーでもホワイトボディ(骨格)を自動車メーカーが製造するだけになり、モーター、電池、通信機器などモジュールを組込むだけに見られるようになってきた。これでは自動車メーカーは完全なソフト会社の下請け企業に成り下がる。

 VW(フォルクスワーゲン)はディーゼル燃費不正事件を引き起こした。そこで一気にEV車に切り替えると宣言はしたものの、EVは欧州の走行距離には満足できないユーザー、及び、バッテリーの価格が自動車全体の1/3~1/2を占めるようでは利益が薄いこと、メイン市場の中国がEVからハイブリッド優先に切り替えたことからVWはディーゼルにも戻れず、さりとてEVと宣言したものの、クルマは作れど収益がでない体質になってしまった。VWグループにはポルシェ、アウディが存在するが、車両数が少ない割にそれぞれの利益がグループ全体の30%を占めており、VWは世界一の生産台数を誇るもグループ内の利益割合いは24%に過ぎない。そこでVWが望みを掛けるのはソフトで市場を獲得することとしてソフト関係の技術者を大量に雇用し始めた。ソフトの価格も台数見合いで決まることから、世界一の規模をキープする間に間に合わせようとの試みのようだ。

 半導体の生産で世界を掌握した日本、それをベースに拡大した韓国、だが、実際に利益を出したのはアップルなどソフト業者。日本の地形にあうようなソフトができれば、日本より単純な海外では通用するだろう。是非頑張って欲しい。

ここまで将来を予想するとなると材料マイスターとしては、はてどうしたものか?と頭を抱える。

 現在は半自動なので衝突時の安全性とホワイトボディの軽量化から超高張力鋼板適用率が高くなっている。汎用の曲げ応力が230MPa(価格150円~200円/kg)相当に対して2000MPaの鋼板が小型車にも適用されている。当然のことながら材料の価格及び剛性を高めるためのホットスタンプ、冷間加工も適用されることからホワイトボディの製造価格は高くなる。これが自動運転で衝突回避できるとなると、汎用鋼板やアルミで十分ではないか、場合によっては複合樹脂材料が適用できるのではないかとも考えられる。

ここで言う複合樹脂材料としては高張力鋼板の曲げ応力800MPa(曲げ弾性率100GPa程度は欲しいところであるので、ここは炭素繊維の複合樹脂が最も考えられる。近年、パルプ由来のセルロースナノファイバーの弾性率は鉄のそれより10倍あり、かつ比重が低いとあって自動車軽量化に有用ではないかとして京都プロセスを中心に研究開発が進められている。セルロースナノファイバーは現在は安価版で5000円/kg 一般では10,000円/kgと高価であることから、京大を中心としては原料50円のパルプと樹脂を2軸混練機の中で繊維を開繊して樹脂に分散させるプロセスを開発している。東京モーターショーでもインパネなど試作品を展示していた(ブログ既報)。

 しかしながらベース樹脂の曲げ弾性率(ヤング率)を高めるものの、1.4~1.8倍程度であり、ポリプロピレンの曲げ弾性率(2.54GPa)前後が到達レベルである。炭素繊維強化エンプラ系複合材料の80GPaに比較すると低い。自動車に適用するにはやはり内装材に限定されるのではないだろうか。また隣を走行する車からの電磁波をシールドしないと誤作動を引き起こす危険性は今のクルマより高くなる。その対策としては炭素繊維プラスαの複合材料が好適ではないかと考える。耐熱性もあり、リサイクルも開発が進んでいる。

 一方、3Dプリンターの進歩は製品のトポロジー面においても著しい進歩が予想される。そうなると、金属3Dプリンター、及び炭素繊維強化光重合SLA3Dプリンターによるボディ製造も予想される。無駄な材料を省きながら全体としての機械的強度を維持向上させる形状、及びそれに対する成形法として3Dプリンターが今以上に活躍することが予想される。

 ところで、GPSの機能は凄く進歩している。これからの積雪の季節となると除雪車はGPSで崖などを検知しながら運転することが知られている。さて、宇宙に存在する衛星と地上のクルマでは重力差があることから時間は宇宙が早く、地上が遅い(相対性理論)。なので、正確を期すにはこの時間差を調整する必要がある。クルマ設計はニュートン力学で十分だったはずなのに、アインシュタインの相対性理論までマスターしないとはご苦労なことだが、これもソフトに入れることが可能なところが世界を把握することになるのだろう。

職業も変化する。手近なところでは自動車教習スクールはその時代には姿がない。交通関係警察官も削減と職業も大幅に変わるだろう。

もっとも人口は確実に増加する。メディカル分野は成長産業には間違いない。でも内容はIOT,AIにより変わる。いやはや、常に勉強、勉強、勉強だ。でもこれも愉しまなくては損だ。

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