バイク開発ではCFRPの取り込みが困難な面もある！その理由を解説

 

バイク開発で注目のCFRPとは

CFRPは炭素繊維強化プラスチックで、正式名称は「Carbon Fiber Reinforced Plastic」です。その4つの単語の頭文字をとって、CFRPとよんでいます。強化材に炭素繊維を使用し、強化プラスチックで固めたものです。通常強化プラスチックは、エポキシ樹脂が用いられることも多いのです。

高強度と軽さをあわせ持つため、バイク開発だけでなくバドミントンやテニスのラケット、ゴルフクラブといったスポーツ用品に釣竿などでも実用化されています。さらに航空機の機体や部品の一部、自動車部品などの産業用製品にも採用されており、用途は確実に拡大しています。

CFRPの特徴

CFRPの特徴は軽量素材でありながら強度が高く、優れた剛性があることです。製造工程で加圧成形し、高温で熱処理を施して高強度を実現しています。さらにCFRPの比重は1.4～1.5程度で鉄の約1/4、強度は鉄の5倍以上あり錆びにも強い特徴があります。CFRPは軽くて強い素材といえます。

一方でCFRPの課題といえるのが、製造コストが高いため高級車や高価なバイクへの適用は進んでいますが、大々的な量産化は進んでいないことです。CFRPのコストは、スチールの10倍以上です。

現在CFRPの主流は、エポキシ樹脂などの「熱硬化樹脂」に炭素繊維を混ぜて製造する熱硬化性CFRP、ドライカーボンです。ドライカーボンは高温高圧の圧力釜であるオートクレーブを使用するため、加工終了まで数時間を要し、大量生産には向いていません。このようにCFRPは製造コストがかかり、生産性は高くありません。

 

バイク開発の現状

現在バイク用として主に開発が進められているのはCFRPで、「熱可塑性樹脂」を使用するウェットカーボンです。CFRTP（炭素繊維強化熱可塑性樹脂）とよばれ、CFRPよりも成形時間を大幅に短縮でき、しかも複雑な形に成形できます。大物ブレスの成形でも数分以内、小物部品であれば30秒以内で成形できるのです。また、CFRTPはリサイクルできる点もメリットです。

バイク開発でのCFRP

バイクへのCFRPの適用はレーシンカー同様、レース用バイクから始まっています。1900年代末頃から、バイクレースでCFRPを使用したカウルや、ホイールやフロントフォークのインナーチューブにスイングアームなどに採用され、実際に走行していました。

市販車への適用例

CFRPのバイクへの適用例としては、カウルなど外装品やホイールにサイレンサーなど、各種カバー類が主流です。ただし、CFRPは現在でも高額なため、その多くはアフターパーツとして装着されているのです。それでも近年は純正品でボディフレームやスイングアームに適用したモデルも、少数ながらみかけるようになりました。

CFRPは軽量で強く、高い成形性も持っていますが製造コストは高く、市販バイクにまで普及を拡大する障害になっています。バイクは車両価格そのものがそれほど高くないだけに、コストアップは、ダイレクトに販売価格に影響が出てきます。そのため現在は高性能な高級バイクへの適用に限られているのです。

実際に海外のバイクメーカーでは、軽量で強靭なCFRPを使用したオートバイの販売を行っています。バイクの外装部品にCFRPを用いるだけでなく、ホイールやフレームにもCFRP製のバイクがラインナップされているのです。ただし、価格はきわめて高額になります。

 

バイク（自転車）開発にもCFRP

ロードバイク・競技用の自転車にも、炭素繊維強化プラスチックが使われたタイプがあります。CFRPの軽くて硬い素材がロードバイクに最適なのです。CFRP製の高性能ロードバイクフレームが開発され、世界一優れた競技性能ともいわれます。

CFRP製のロードバイクで、従来の金属のバイクと大きく違うところは、使用する素材そのものの設計ができることです。つまり、ロードバイクに使用する炭素繊維の量や種類や繊維の方向性を変えることもできます。

また、ロードバイクの母材となるCFRPの熱硬化性樹脂の種類を変えることで、素材全体の性質を変えることも可能になる点です。現在のロードバイクでは、熱硬化性樹脂のなかで力学的物性が良好な、エポキシ樹脂系がよく使われています。

 

まとめ