2022年7月第2週 WBMニュースレコメンド - NSK：世界初100％バイオプラスチック製ベアリングケージ環境配慮型製品でカーボンニュートラルをサポート

NSKはカーボンニュートラル社会の実現に取り組んでいます。 その一環として、NSKは2021年11月、エアコンのファンモーター用として世界で初めて植物由来バイオプラスチック100％の保持器を備えた軸受を開発しました。 今回は、この開発を支えたエンジニアに、プロジェクトの背景とその原動力について話を聞きます。

◆100％バイオプラスチック製ベアリングケージを開発

アイハラNSKは、企業理念に掲げるとおり、地球環境の保護に常に取り組んでまいりました。 この取り組みは数十年にわたり、環境に優しい多くの技術、製品、材料の開発を推進してきました。 NSKの主力製品であるベアリングは、摩擦を低減し機械の動きを滑らかにすることで省エネに貢献するため、本質的に環境に優しい製品です。

私たちのチームでは、NSK製品に使用されるプラスチックやゴムの材料について研究を行っています。 軸受材料に係るCO2排出量を削減するため、再生可能な植物資源のみを原料とするバイオプラスチックのみで構成された保持器を開発しました。s. ベアリング aボールまたはローラーで構成されています (転動体) 内輪と外輪の間。 保持器は転動体を一定の間隔で配置し、軸受がスムーズに回転できるようにするために使用されます。 したがって、保持器はベアリングの重要なコンポーネントです。

通常、これらのケージの製造には化石燃料由来のプラスチックが使用されます。 このプラスチックは地中から汲み上げられた石油から作られており、その過程でCO2が大気中に放出されます。 製品の寿命が尽きたときにプラスチックを焼却する際にもCO2が排出されます。 これに対し、私たちが開発したバイオプラスチックケージは、ゴマをプラスチックの原料として使用しています。 植物は光合成の際に大気中のCO2を吸収するため、バイオプラスチックの焼却時にCO2が排出されても、植物が最初に吸収した量以下となります。 したがって、バイオプラスチックの CO2 排出は基本的に実質ゼロになります。 バイオプラスチック原料は植物の栽培、収穫、加工によって生産され、これらのプロセスでは化石燃料からプラスチックを製造するプロセスよりも CO2 排出量が少なくなります。 当社のバイオプラスチック ケージは、従来のケージ (ポリアミド 66) と比較して、製品ライフサイクル全体で CO2 排出量を 91% 削減できます。

NSKは100年以上にわたってベアリングを開発・製造してきました。 私たちは専門知識を最大限に活用し、品質に妥協することなく環境に優しい素材で作られたケージを開発しました。 軸受保持器は、使用時の熱や負荷に耐えられる強度が必要です。 同時に、材料は成形が容易であり、ベアリングの組み立て中に曲げることができる十分な柔軟性も必要です。 NSKの4つのコア技術の一つである材料技術を活用し、軸受保持器の要求を満たす新材料の可能性を評価しました。 従来と同等の耐熱性と強度を実現し、環境に優しい保持器を実現しました。

相原新型ケージの開発にもNSKのデジタルツイン技術を採用しました。 NSKはデジタルツインのアプローチにより、製品開発の高品質化と効率化を実現しています。 デジタル ツイン テクノロジーは、革新的で予想外のソリューションを作成するのに役立ち、現実世界で発生する現象を洞察する能力と、テクノロジーを使用して推論を適用してデジタル モデルを作成し、根本的な問題の本質を理解する能力の両方を利用します。 私たちはデジタル技術を使用して材料がどのように動作するかを分析し、その成形の可能性と予想されるパフォーマンスを予測することから始めました。 デジタル結果に基づいて実際のプロトタイプを作成することで、複数のプロトタイプを作成する必要がなくなり、試行錯誤のプロセスが短縮されました。 これにより、開発は非常に効率的になり、通常の 3 分の 1 の時間がかかりました。 環境意識が高まる中、カーボンニュートラルの推進に貢献する世界初の製品を迅速に開発できたことを嬉しく思います。

◆お客様への商品価値の実証

ホンダ今回の新製品をきっかけに、環境に優しい素材としてバイオプラスチックへの注目が高まることを期待しています。 初めての商品開発だったので、こうやって皆さんにお伝えできるのが楽しみですし、これからも邁進しなければいけないという責任も感じています（笑）。 環境に優しい材料を使うとコストも高くなりますが、今後は環境負荷とコストの両方を削減できる製品の開発に貢献していきたいと考えています。 これからもお客様のニーズを念頭に置いて仕事に取り組んでまいります。

相原私は以前、ベアリングに使用できる生分解性プラスチックの開発に携わっていました。 生分解性プラスチックは地中に放置すると分解して自然に戻ります。 しかし、残念ながら、これまでの製品開発は売上につながりませんでした。 この新製品にはコストに見合ったメリットがあることをお客様に伝え、この製品の普及を促進していきたいと考えています。 物事には必ず理由があるので、過去と現在の事業をしっかりと振り返り、NSKの取り組みをさらに広げていきたいと考えています。

◆バイオプラスチック保持器を備えた軸受開発の次のステップ

石和田新型バイオプラスチック保持器を採用したベアリングがエアコンのファンモーターに採用されました。 エアコンには空気の流れを作るファンが内蔵されており、ファンモーターにはベアリングを使用してスムーズに回転させることでモーターの電力使用量を減らし、省エネを実現しています。 エアコンは居住空間で使用するものであるため、できるだけ静かな機器であることが求められます。 このため、ベアリングはスムーズかつ静かに回転する必要があります。 ベアリングの寿命が長くなることでエアコンは数年間にわたって静かに動作することができるため、信頼性も重要です。

吉間エアコン市場では、新型コロナウイルス-19のパンデミックにより、室内の空気の質に対する関心が高まっています。 先進国では換気や浄化などの先進機能を備えたエアコンの代替需要が高まることが予想されます。 中国やインドなどの新興国でも、所得の向上に伴いエアコンの保有率が増加すると予想される。 エアコンは市場普及率が高く、多くの電力を使用するため、環境に優しい取り組みの対象となります。 エアコン用バイオプラスチック保持器付き軸受を提供することで、従来のプラスチック保持器付き軸受と同等の静粛性、高信頼性、省エネルギー性を実現するだけでなく、環境に優しい材料という付加価値を提供することができます。

バイオプラスチック素材への変更は生産性と成形寸法の精度に大きな影響を与える可能性があるため、この変更は製品の大幅な変更を意味します。 NSKのデジタルツイン技術を活用することで、従来の生産設備で起こり得る成形時の条件や問題点をシミュレーションすることができました。 その後、試作・評価を通じて製品の品質を検証・確認しました。 その結果、従来と同等の性能を有するバイオプラスチックケージをわずか半年で開発することができました。 さらに、軽量、低摩擦性、ダイナミック成形性など、従来のプラスチックと同等の性能を維持しました。

◆NSKはこれからも時代のニーズに応える軸受の開発を続けます

石和田バイオプラスチック保持器を搭載したベアリングは、新たな環境設計のメリットを訴求した製品の販売を可能にします。 今後は、リングやグリス、シールなどの軸受部品にも環境に優しい材料の使用を検討していきたいと考えています。 エアコンなどの産業機械用部品のほか、車両電動化に向けた軸受の設計も行っています。 車両の電動化やIT化などの市場動向を踏まえ、ベアリングにはさらに高度な技術が求められます。 環境に貢献し、製品の性能をさらに高めるベアリングづくりに貢献していきたいと考えています。

吉間当社の新ベアリングは環境に優しい製品としてお客様からご関心をいただいており、すでにサンプルのご要望もいただいております。 今後もNSK全社のサポートを得ながら、この製品群の開発に取り組んでいきたいと考えています。 同時に、社会の動向を常に見据え、お客様のニーズを先取りし、適切な商品を迅速に提供してまいります。