東レは、CFRPの新しい製造技術の開発に成功し、寸法精度の向上と省エネの両方が可能になると発表しました。 今後、東レはこの新技術をさらに成熟させ、生産性の向上と省エネを継続的に求める航空機用途を中心に幅広く展開していきます。 さらに、この技術は自動車や一般産業用途にも役立つと期待されており、CFRP材料の開発に貢献します。
東レが説明するように、CFRPは通常、オートクレーブ（高温高圧炉）またはオーブンを使用して製造され、プリプレグ（シート状の中間材料）が所定の形状の型に配置され、プリプレグ内の樹脂が加熱されて硬化されます製造用の空気。 従来の製造技術には、加熱された空気の非効率的な熱伝達と金型の大きな熱容量のために、加熱と硬化に長い時間がかかるという欠点があります。
東レは、特に場所ごとに厚さが変化する大きくて複雑な形状の部品の場合、解決する部品の寸法精度の問題もあると述べています。 これは、成形品の温度分布の制御が困難であるためです。これにより、さまざまな残留応力が発生し、成形品が大幅に変形する可能性があります。 このため、航空機の主翼などの複数の部品を最終的に組み立てる際に、シムと呼ばれるフィラー材を手作業で挿入することで多大な労力を要し、製作よりも組み立て時間が長くなります。
同社によれば、新たに開発された製造技術は、各ヒーターが個別に制御されるように、modの表面に埋め込まれた多数のシートヒーターの問題に対する解決策を提供します。 真空中の部品はヒーターとの直接接触により効果的に加熱され、省エネを実現できます。 個々のヒーターを制御し、各場所で最適な熱分布を可能にすることで、製造された部品全体に均一な残留応力を提供します。 その結果、寸法の不一致を最小限に抑え、前述の問題を解決する寸法で、元の設計に近い部品を製造することができ、人件費と部品の組み立てにかかる時間を削減することが期待されます。
この暖房システムを効果的に制御するために、東レは愛媛大学および東京理科大学と共同研究プログラムを実施し、部品の変形を予測してヒーター温度を最適化するシミュレーション技術を確立しました。 東レはそれらを組み合わせて、部品の製造時間と寸法誤差を効果的に最小化する加熱条件を設計するためのプログラムを作成しました。 東レは試作機を設置し、現在実証試験を行っています。
部品の形状や寸法にもよりますが、従来のオートクレーブやオーブンなどを使用して航空機用の大型CFRP部品を製造するのに約9時間かかります。一方、新開発の製造技術により、製造時間は約4時間に短縮されると見込まれます。時間。 さらに、この技術は、加熱された空気などの圧力および加熱媒体を必要としないため、従来の製造方法と比較して約50パーセントのエネルギー節約を達成します。 また、製造時の寸法精度が向上するため、シムを使用した修正作業の組み立てにかかる時間を節約することが期待されます。
