6#エアリアルと学生フォーミュラ#強い壊れない#FRP#CFRPってどうする#フェラーリ用弾性体
GM8300をはじめとして、GM6800、GM5520、GM6815、GM1508、GM6855、GM9050まで、先進エポキシ樹脂の材料検討やご愛顧ありがとうございます。 各位の2026年８月セントレア国際展示場3回#学生フォーミュラ24回日本大会-2024年第1回大会で、観戦したり、談笑させて頂きました。 御礼とご健勝を祈念し、ニースレター発行にてご一報致します。
学生フォーミュラの車両は、速さだけで評価されません。設計の妥当性、製造性、コスト、信頼性、整備性まで見られます。つまり、軽いだけの材料では勝てません。壊れにくく、狙った変形をし、チームが扱える材料を選ぶ力が、車両全体の完成度を左右します。
特に空力部品、カウル、フロア、シート、ステアリング周辺、バッテリーケース、マウント類では、FRP、CFRP、弾性材料の使い分けが重要です。ここでは「エアリアルと学生フォーミュラ」を軸に、FRPとCFRPの違い、フェラーリのプロトタイプ開発に見られる弾性材料の考え方、さらにGM6800、GM6815、GM1508、GM6855、GM7785のレース適性を整理します。
学生フォーミュラで材料選定が勝敗に直結する理由
学生フォーミュラの車両は、量産車よりも軽く、レーシングカーほどの強い応力を受けます。旋回中の横G、縁石への乗り上げ、ブレーキング時の荷重移動、空力部品への風圧、整備時の脱着負荷。これらが小さな部品に繰り返しかかります。
材料選びで見るべき項目は、主に次の通りです。
比強度 重さに対してどれだけ強いか
比剛性 重さに対してどれだけ変形しにくいか
疲労特性 繰り返し荷重で性能が落ちにくいか
衝撃吸収性 割れ、欠け、層間剥離を抑えられるか
加工性 学生チームの設備で安全かつ再現性よく作れるか
補修性 大会中に損傷した場合、現地で直せるか
ここで難しいのは、すべてを満たす万能材料がないことです。CFRPは軽くて高剛性ですが、設計と製造を誤ると層間剥離や局所破壊が起きます。FRPは安価で扱いやすい一方、CFRPほどの剛性は出ません。弾性材料は衝撃や振動を吸収できますが、構造剛性を担わせすぎると応答が鈍くなります。
材料戦略とは、単に高価な素材を使うことではありません。荷重の種類に合わせて、硬い材料としなやかな材料を分担させることです。
FRPとCFRPは役割で選ぶ
FRPはガラス繊維強化プラスチック、CFRPは炭素繊維強化プラスチックです。どちらも繊維と樹脂を組み合わせた複合材料ですが、性格は大きく異なります。
項目 | FRP | CFRP |
主な繊維 | ガラス繊維 | 炭素繊維 |
強み | 低コスト、加工しやすい、衝撃に比較的強い | 軽量、高剛性、高い比強度 |
弱み | CFRPより重く、剛性が低い | 高コスト、製造管理が難しい |
学生フォーミュラでの用途 | カウル、フェンダー、簡易ダクト、試作部品 | フロア、ウイング、モノコック的構造、軽量ブラケット |
補修性 | 比較的高い | 損傷検査と補修に技術が必要 |
設計上の注意 | 厚みが増えやすい | 繊維方向、積層順、樹脂含浸が性能を左右する |
FRPは試作と実戦運用に強い
FRPの最大の利点は、扱いやすさです。型製作、ハンドレイアップ、簡易的な真空バッグ成形など、学生チームでも導入しやすい製法が選べます。材料費も比較的抑えられるため、設計変更の多い初期開発に向いています。
空力カウル、サイドポッド、インテークダクト、タイヤ周辺の小型フェアリングなどでは、FRPが十分に機能します。軽さでCFRPに劣るとしても、破損時の補修がしやすく、短期間で作り直せる点は大きな武器です。
FRPは衝撃を受けたとき、CFRPよりも破壊が急激に進みにくい場合があります。接触や脱着が多い外装部品では、この粘りが効きます。
CFRPは剛性が必要な部位で効く
CFRPの価値は、軽さと剛性の両立です。ウイングエレメント、アンダートレイ、ディフューザー、ステアリングホイール、ペダル周辺の軽量部品など、変形量を厳しく管理したい部位で効果が出ます。
特に空力部品では、走行中のたわみが性能に直結します。静止状態の形状がよくても、高速域で変形して翼型や迎角が変われば、ダウンフォースとドラッグのバランスが崩れます。CFRPを使うと、薄く軽い構造で形状を保ちやすくなります。
ただし、CFRPは積層設計が性能を決めます。繊維方向が荷重方向と合っていないと、期待した強度が出ません。穴あけ部、ボルト締結部、エッジ部では応力集中が起きやすいため、インサート、局所補強、座面設計が欠かせません。
高性能材料は、正しく使ったときだけ高性能になる。学生フォーミュラでは、材料名よりも設計と製造の再現性が問われる。
フェラーリのプロトタイプに学ぶ弾性材料の使い方
フェラーリのような高性能車メーカーは、プロトタイプ開発で弾性材料を単なる「柔らかい部品」として扱いません。振動、熱膨張、空力荷重、部品同士の微小変位を制御するための機能材料として使います。
公開情報から詳細な配合や部品構成を特定することはできませんが、スーパーカーやレーシングプロトタイプの開発では、次のような考え方が一般的です。
エンジン、モーター、補機類の振動を車体へ伝えにくくする
空力部品の微小なたわみを制御し、破損や疲労を抑える
熱膨張差がある金属と複合材料の接合部を守る
シール材として空気漏れや水分侵入を抑える
衝撃入力を局所的に吸収し、硬い構造材を守る
弾性材料の利点は、変形を許容しながら機能を維持できることです。これは学生フォーミュラにもそのまま応用できます。
たとえばCFRP製ウイングをアルミブラケットへ直接固定すると、振動や熱膨張差が接合部に集中します。そこで弾性材を薄く挟むと、局所応力を減らし、クラックの発生を遅らせられる可能性があります。フロアやカウルの支持部にも同じ考え方が使えます。
もちろん、柔らかくすればよいわけではありません。たわみが大きすぎると、空力姿勢や操縦応答が乱れます。弾性材料は「逃がす場所」と「固定する場所」を決めて使う必要があります。
GM6800、GM6815、GM1508、GM6855、GM7785をレーシング用途で比較する
GM6800、GM6815、GM1508、GM6855、GM7785のような材料を学生フォーミュラで比べる場合、カタログ上の単一値だけで判断すると危険です。硬度、引張強さ、伸び、引裂強さ、耐熱性、接着性、耐薬品性、成形性を、実際の使い方に合わせて見る必要があります。
ここではレーシング用途で評価するための観点として、各材料の向き不向きを整理します。実採用時は、メーカーの技術資料、SDS、試験片による確認を必ず行うべきです。
材料 | 想定される評価軸 | レーシング用途での適性 | 注意点 |
GM6800 | バランス型の弾性、汎用性、扱いやすさ | 防振マウント、カウル支持部、軽荷重の緩衝材 | 高荷重部では圧縮永久ひずみを確認したい |
GM6815 | GM6800より硬さや耐荷重を重視する候補 | ウイングステー周辺、フロア支持部、ブラケットの中間層 | 硬すぎると応力を逃がしにくい |
GM1508 | 柔軟性や追従性を重視する候補 | シール、薄肉パッド、振動吸収、隙間埋め | 構造支持材として使いすぎない |
GM6855 | 耐久性、耐摩耗性、繰り返し変形への強さを重視する候補 | 接触部、脱着が多いカバー、局所保護材 | 接着方法と表面処理で性能差が出る |
GM7785 | 高強度、高耐熱、高負荷環境を想定する候補 | 高温部周辺の保護、強い締結部近くの緩衝、耐久試験用部品 | 重量増と加工性を事前に確認したい |
GM6800は基本材レジンとして使いやすい
GM6800は、最初の比較対象にしやすい材料です。極端に硬い、または柔らかい材料よりも、車両の複数箇所で試しやすいからです。
カウルの固定点、バッテリーケース周辺の防振、センサーや小型補機の支持部など、荷重が過大でない場所に向きます。学生チームでは、まずGM6800で標準仕様を作り、硬さや厚みを変えて比較すると評価しやすくなります。
見るべき項目は、走行後のへたり、締結部の緩み、熱による硬化や軟化です。大会期間中に同じトルクで再締結しても沈み込み量が変わる場合、部品設計を見直す必要があります。
GM6815は剛性と緩衝の中間=耐衝撃性=を狙う
GM6815は、よりしっかり支えたい場所の候補になります。CFRPやアルミ部品の間に入れ、直接接触を避けながら、位置決め精度も保ちたい場合に使いやすい性格です。
ウイングステーの根元、アンダートレイの支持点、剛性の高いブラケット周辺では、完全なリジッド固定が疲労や割れを招くことがあります。GM6815のような中間層を使うと、入力のピークを少し丸められます。
ただし、ここで必要なのは「柔らかさ」ではなく「制御された変形」です。厚みが大きすぎると、部品の姿勢変化が増えます。薄く使う、面圧を管理する、ワッシャー径を広げるといった設計が効きます。
GM1508はシールと追従性で強い
GM1508は、柔軟性や追従性を重視したい場所で候補になります。カウルとフレームの接触部、ダクトの合わせ面、電装ボックス周辺のシール、振動しやすい小物部品の保護に向きます。
学生フォーミュラでは、走行前後の整備で部品を何度も外します。硬い材料だけで組むと、隙間、擦れ、ビビり音が出やすくなります。GM1508のような柔らかい材料は、そうした微小な不具合を減らします。
一方で、柔らかい材料に位置決めや荷重保持を任せると、寸法が安定しません。シール材、パッド材、異音対策材として使い、構造強度は別部品で担う設計が安全です。
部位別に考える材料の組み合わせ
学生フォーミュラでは、部品ごとに材料を固定するより、機能ごとに材料を重ねて考える方が現実的です。 GM6800、GM5520は特に構造接着や異種材料間、GM6815、GM1508、GM6855などテスト確認し、部位ごとに使い分けの検討頂ければと思料します。
部位 | 推奨しやすい組み合わせ | 狙い |
フロントウイング | CFRPシェル、局所FRP補強、GM6815系緩衝層 | 軽量化、形状保持、締結部保護 |
カウル | FRP主体、必要部のみCFRP補強、GM1508系シール | 低コスト、補修性、脱着性 |
アンダートレイ | CFRPまたはFRPサンドイッチ、GM1508系保護材 | 剛性確保、路面接触への耐性 |
バッテリーケース周辺 | FRPまたはCFRP、GM6800系防振材 | 絶縁性、防振、整備性 |
ブラケット接合部 | 金属部品、CFRP補強、GM6815またはGM5520 | 応力集中の緩和、疲労対策 |
GM6855は、接触や擦れが発生しやすい部分で検討しやすい材料です。フロア下面の局所保護、カウルの当たり面、脱着頻度の高いカバーの座面などが候補になります。摩耗や繰り返し変形に強い材料を選べば、走行ごとの小さな劣化を抑えられます。
GM7785は、高負荷や高温に近い環境で候補になります。たとえば駆動系周辺、ブレーキ熱の影響を受ける近傍、強い締結力が入る部分などです。適性が高い場合でも、重量、加工性、コストを確認する必要があります。強い材料ほど、現場で切る、貼る、合わせる作業が難しくなることがあるからです。
採用前に行うべき簡易試験
学生チームにとって重要なのは、完璧な材料データを集めることではありません。実車に近い条件で、短時間でも比較できる試験を行うことです。
おすすめは次のような確認です。
圧縮試験 締結後の沈み込み量とへたりを見る
せん断試験 ブラケット間でずれが出ないか確認する
熱確認 想定温度で硬さや接着状態が変わらないか見る
振動確認 実車搭載後に緩み、異音、摩耗粉が出ないか確認する
脱着確認 大会整備で再利用できるか確認する
特に弾性材料は、初期状態だけで判断しない方がよいです。走行後、雨天後、熱が入った後、何度か脱着した後に性格が変わる場合があります。
FRPとCFRPも同じです。成形直後の見た目がきれいでも、ボルト穴周辺、エッジ、積層の端部に弱点が残ることがあります。重要部品では、予備部品を作り、破壊に近い荷重まで試験して壊れ方を観察すると、設計審査での説明にも説得力が出ます。
速い車両は硬さとしなやかさを両方持っている
学生フォーミュラを支えるエアリアル材料戦略 FRPとCFRP 弾性材比較とレース適性分析で大切なのは、材料を序列で見ないことです。CFRPが最上位でFRPが下位、弾性材は補助、という見方では実車は速くなりません。
FRPは、試作性と補修性に優れます。CFRPは、軽量で高剛性な構造に向きます。GM6800、GM5520、GM6815、GM1508、GM6855のような弾性材料は、振動、衝撃、熱膨張差、接触摩耗を受け止める役割を担います。
フェラーリのプロトタイプ開発に見られる考え方も、同じ方向を向いています。硬い構造で全荷重を受けるのではなく、必要な場所に弾性を持たせ、部品全体として長く安定して働かせる。その思想は、限られた予算と設備で戦う学生フォーミュラほど価値があります。
速い車両は、ただ軽いだけではありません。壊れず、整備しやすく、走行ごとの性能差が小さい車両です。そのための第一歩は、材料名ではなく、部位ごとの荷重、変形、温度、整備手順から選ぶことです。材料を正しく分担させれば、学生チームの車両は一段強くなります。
