亜鉛は軽量化を約束します

アルミニウムは、多くの自動車軽量化用途で人気のある材料です。 しかし、アルミニウムから亜鉛合金に切り替えることで、多くの種類の自動車部品の寿命と持続可能性が大幅に向上する可能性があります。

英国クランフィールド大学の持続可能な製造システム センターのエンジニアは最近、アルミニウム A380、マグネシウム AZ91D、亜鉛 ZA8 という 3 つの異なる軽量合金の利点を研究しました。

亜鉛合金は、特に金属の抽出による環境への影響や製造される部品の品質などの要素を考慮すると、より持続可能で高性能な選択肢であることが証明されました。

また、一般にアルミニウム合金の方が安価であるという事実にもかかわらず、この研究では、亜鉛合金の方が製造される部品の寿命が他の合金よりもはるかに長い可能性が高いため、全体的な価値が高いことが判明しました。

亜鉛合金は、融解温度が低く、汎用性があり、強度と耐久性があるため、鋳造材料として広く使用されています。 従来、この軽量素材はプラスチックの代替品を必要とするハイエンドの自動車用途に使用されてきました。 代表的な例としては、コントロールノブ、スイッチ、レバーなどの内装部品が挙げられます。 亜鉛はブレーキ部品、ドアロックハウジング、シートベルト部品、ワイパーにも使用されています。

持続可能な製造システムセンターの所長であるコンスタンティノス・サロニティス氏は、「近年、アルミニウム合金は、その軽量性と低コストの理由から、自動車技術者らに好まれている」と語る。 「最終製品の持続可能性を十分に考慮していないため、アルミニウムが他の合金よりも先に選ばれることがよくあります。」

「亜鉛合金の熱物理的特性により、厳密で狭い公差を使用し、高品質の仕上げを施した複雑なデザインの自動車部品を、直接ダイカストプロセスを通じて製造することができます。」と、研究員のエマネレ・パゴーネ博士は付け加えています。クランフィールド大学での持続可能な製造モデリング。 「亜鉛合金のもう 1 つの利点は、アルミニウムやマグネシウムなどの他の典型的なダイカスト材料と比較して、製造エネルギー消費量が削減されることです。

「このようなエネルギー消費量の低下は、融点が低くなり、融点に到達するために必要な入熱量が少なくなった結果です」とパゴーネ氏は説明します。 「温度が低いと工具寿命も長くなります。さらに、亜鉛合金は耐食性があり、これは自動車の外装部品を製造するのに重要な特性です。」

パゴーネ氏によれば、亜鉛は非常に流動性の高い金属だという。 アルミニウムよりも加工が容易で、エンジニアは部品を鋳造する際により多くの選択肢を得ることができます。 亜鉛を使用すると、より薄い壁で複雑な形状の部品を作成できます。 この機能により、アルミニウムは亜鉛よりも軽量であるという事実が補われます。

しかし、亜鉛には、自動車産業でより広く使用される前に対処する必要がある多くの課題があります。 たとえば、亜鉛合金は比較的重量が大きいため (その結果として燃料消費量も高くなります)、自動車用途としてはあまり魅力的ではありません。 さらに、大きな負荷がかからない部品は、熱可塑性プラスチックを使用してより経済的に大量生産できます。

「大きな課題は、亜鉛合金の比較的重い重量に関連しており、これにより車両の燃費と乗り心地が低下します」とパゴーネ氏は言います。

一方、電気自動車では、回生ブレーキの使用により、材料が重いという欠点を軽減できます。

「しかし、このような削減が、（アルミニウムやその他の）軽量材料の現在の優位性から大きく脱却するのに十分であるかどうかを予測するのは困難です」とパゴーネ氏は指摘する。 「材料の全体的なエネルギー負荷を考慮した将来の法規制により、軽量の競合製品よりも亜鉛合金が有利になる可能性があります。

「高圧ダイカストプロセスでますます大型の単体部品を生産しようとするメーカーの現在の努力のため、信頼できる予測を立てることも困難です」とパゴーネ氏は付け加えた。 「例えば、テスラ モデル Y のフレームコンポーネントの製造に使用される巨大鋳造機は、そのような考慮事項に影響を与える可能性があります。」