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独マン ウント フンメル社、BASF提供技術と素材でBMW用・高性能チャージエアダクトを製品化


ブロー成形用高温 ポリアミドUltramid® Endure BM採用のチャージエアダクトが、BMW製2.0リッター四気筒ターボエンジン向けの量産を開始

欧州自動車メーカーのエンジン開発にも携わるマン・ウント・フンメル社(本社:ドイツ・バーデン=ヴュルテンベルク州ルートヴィヒスブルク、CEO:アルフレッド・ウェーバー)は、BMWグループが開発した2.0リッター4気筒ターボエンジン用に新たなチャージエアダクト(パイプ)を提供している。

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ちなみにこのチャージエアダクト(パイプ)は、旧来より一般的な自動車部品として使われてきた金属製ではなく、BASFが提供する高性能ポリアミド樹脂の「Ultramid® Endure(ウルトラミッド エンデュア)D5G3 BM」を素材にブロー成形機によって造られた。

本来チャージエアダクトは、ターボチャージャーとチャージエアクーラー間で常時「高温」「高圧」に 晒されるという過酷な環境下にある。しかしマン・ウント・フンメル社は、BMW製2.0リッター4気筒ターボエンジン用に装着する新チャージエアダクトを、高温ポリアミド系の樹脂素材で開発した。

しかもこの新チャージエアダクトを搭載したターボユニットは、今やBMW 4シリーズを筆頭に、 5シリーズ、7シリーズのほか、BMW X3、X4、X5など、数多くの車両に利用されている。

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マン・ウント・フンメル社では、過酷な条件下で活躍するチャージエアダクトゆえに、採用素材は厳選した。

結果、BASFの「Ultramid® Endure D5G3 BM(BMはblow molding: ブロー成形の略称)」を使用。これをブロー成形することで、BMW製エンジンに見合う効率的なチャージエアダクトを完成させた。

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素材として白羽の矢を立てたガラス繊維を15%含有するBASFのポリアミド66(以下PA66)は、熱老化に対する高い耐性と優れた吸音性を備え、その形状を容易に加工することができる。また通常使用時に於いて最高220°Cの耐熱性があり、さらにピーク時の温度負荷は最高240度となっている。

さらにターボチャージャーからチャージエアクーラーへは、Ultramid® Endure BM内のエアチャージパイプを通って、高温の圧縮空気が送られる事になる訳だが、その圧力は実に2.5バールを上回るレベルに達する。

しかもUltramid® Endure BMは、大気中の酸素による酸化を抑制する技術によって、優れた熱安定性が確保され、表面だけでなく内部酸化促進も防ぐことが可能となった。

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またUltramid® Endure BMは、ポリフェニレン硫化物(PPS)や、アルミニウムなど、従来スタイルのチャージエアダクト材料に比べ、より高いコストパフォーマンスも実現する。

結果、自動車メーカーは処理温度の低下による「システムコストの削減」、「サイクル時間の短縮」、「省エネ」「車両全体の軽量化」など数多くのメリットをもたらしつつ、耐久性のある強力なエンジンユニットを製造することができるようになったと云う。

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実際、Ultramid® Endure BMによるチャージエアダクトが誕生するまで、BMW製エンジンユニットの狭い設置スペース内に収めることができる円形パイプを製造するには、ハイドロフォーミング法で金属パイプを成型する必要があり、これが高コスト要因にもなっていた。

しかしこれにBASFの素材を使用することで、多彩な形状成型が可能となり、かつ内部の表面はよりなめらかになることから、他の樹脂素材に比べても空気抵抗が大幅に低減するという副産物も生まれている。

併せて昨今、優れた吸音特性も求められる自動車業界にとって、吸音はブランド要素に直結し、極めて重要な要素になってきている。

これについてもUltramid® Endure BMは、EUの厳しい吸音要件に対応。例えば振動する部品表面から発生する耳障りな空気伝播音を、発生源において直接的に低減。温度や湿度次第では、ポリフェニレン硫化物の最大10倍の減衰効果を発揮する。

21世紀を迎えた自動車業界、新たなパワーユニットの登場やIoTの進展によるコネクティッド技術の進展著しい中、車体を構成する素材分野に於いても新たな時代の胎動が始まっている。