エピソード29：John McQuilliam、Prodrive Composites

ProDriveのP2Tプロセスを使用して製造された三次部品の例。 CW 写真|スコットフランシス

CWTalksのこのエピソードでは、CWの上級編集者であるScott Francisが、自動車、モータースポーツ、航空宇宙、海洋、防衛などの幅広いアプリケーション向けの高度な軽量複合材料の設計者および製造者であるProdrive Composites（Milton Keynes、英国）のチーフエンジニアであるJohnMcQuilliamにインタビューします。およびその他の専門分野。

ジョンは英国のF1カーデザイナーであり、数多くのモータースポーツ企業と協力してきました。彼は2017年に複合材部門のチーフエンジニアとしてProdriveに入社しました。 Johnは、同社の一次から三次（P2T）プロセスについて説明しています。このプロセスは、リサイクルを簡素化し、複合材料に3つ以上の耐用年数を実現する可能性を与えると同社は述べています。

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エピソードからの抜粋

CW： こんにちは、ジョン、そしてコンポジットポッドキャストであるCWトークへようこそ。 3月に戻って、私はProdrive Compositesにアクセスし、プライマリからターシャリを表すP2Tプロセスの一部を見ることができたと思います。

JM： それは正しい。最初の段階は主要コンポーネントの製造であり、それが現在私たちが行っている作業の大部分です。したがって、これらは、何らかの理由でバージンファイバーに特殊樹脂または特定のタイプの熱硬化性樹脂を必要とする部品です。つまり、これらは私が従来の複合部品と呼んでいるものです。これらは、特に設計や製造を変更することはありませんが、リサイクルしやすいように変更することは間違いありません。

CW： わかった。そして、それらは通常、より高性能な種類の部品ですか？

JM： はい。熱硬化性樹脂でできているので…設計を変更するだけで、廃棄物が部品を作り、最終的には寿命の一部をリサイクルできるようにして、含まれている炭素繊維を再利用できるようにします。それらの部分の中で。したがって、熱可塑性プラスチックは第2段階に入ります...初期段階は熱硬化性または熱可塑性樹脂ですが、重要なことは、繊維を再生できることです。ですから、触れたように、主要部分から繊維を再生するために、私たちは確かに繊維を再生しやすいものに設計材料を変更します。したがって、私たちが実際に話しているのは、非圧着生地の使用の増加です。一方向の材料、生産廃棄物とそれらが繊維再生プロセスを通過するときにコンポーネントが通過するものは、より長い高品質の繊維のより良い収量をもたらします。

CW： そのプライマリコンポーネントで発生する再生プロセスについて少し説明してから、結果として得られるセカンダリパーツの特徴を説明してください。

JM： はい。したがって、主要部品のリサイクルまたは再生利用プロセスは、焼却タイプのプロセスです。したがって、廃棄物プリプレグ（端材プリプレグ）または寿命末期の部品は炉に入れられ、すべての樹脂が燃え尽きて炭素繊維が残ります。そして、一連のプロセスを経て、これらの炭素繊維は、一貫した厚さとランダムな配向の不織布マットに変わります。そのため、最終的には準同位体プラークを作ることができます。

CW： これはELG [ELGカーボンファイバー]があなたのために行っているプロセスですか？彼らは熱分解を扱っていますか？

JM： はい、ELGはその部分を実行します。それで、私たちは彼らに私たちの廃棄物の端材といくつかの構成部品を送り、それから彼らはそれを前駆体の1つ、私たちが二次部品を作るために使用する部品の1つに戻します。

CW： それらの二次的な部分とそれらの特徴について少し教えていただけますか？

JM： したがって、二次部品である補強材は、主に再生炭素繊維で作られ、特定の領域で必要な場合はバージン繊維を個別に使用します。しかし、補強材の大部分は再生繊維です。次に、反応性熱可塑性プラスチックを紹介します。ですから、これは液体樹脂であり、補強材に注入します。次に、硬化タイプのプロセスがあり、完成したコンポーネントを取得します。そのプロセスは、比較的低温、大気圧で行われ、その方法で優れたコンポーネントが作成されます。

CW： P2Tを可能にするものの一部は、あなたが「反応性熱プラスチック樹脂」として説明したこの樹脂システムです。リスナーにもう少し説明してもらえますか？

JM： したがって、反応性熱可塑性プラスチックは、いくつかの点で熱硬化性樹脂と非常によく似ています。そのため、コンポーネントを作成する直前に混合します。そして、混合物に行く2つまたは3つの液体成分があります。それらのそれぞれは液体です。そして、それらが時間と少しの温度と組み合わさると、実際に重合して真の熱可塑性プラスチックになります。そして、その後のリサイクルを可能にするのは熱可塑性の特性です。また、従来の熱可塑性樹脂ではなく反応性熱可塑性樹脂であるという利点は、強化繊維を取り囲むと同時に熱可塑性樹脂を効果的に作成できることです。粘度が非常に低いため、通常の従来の熱可塑性樹脂で成形できます。 、言うまでもなく、熱硬化性タイプのプロセスです。溶融熱可塑性プラスチックを繊維プリフォームに注入するか、熱可塑性プラスチックと繊維がすでに組み合わされている熱可塑性プリプレグを取り、高温高圧で再マウントすることで得られる高温高圧は必要ありません。 、通常は金型で。そのため、溶融点を超えて熱可塑性プラスチックを処理するために必要な金型ツールの複雑さとコストを回避し、金型キャビティ内の補強材の歪みと動きを伴う溶融熱可塑性プラスチックの高粘度による問題を回避します。

CW： そして、それはコストと時間の節約につながり、基本的には制作にとってかなりの意味があると思います...

JM： あなたはそれを持っています、はい。したがって、製造方法は従来の熱硬化性樹脂業界で行っている方法と似ていますが、工具費は従来の熱可塑性樹脂の処理に必要なコストよりもはるかに低くなります。そして、それはほとんどのお客様にとって大きな利点です。熱可塑性金型ツール、または単に熱可塑性プラスチック用の金型ツールに先行投資したくない場合。

CW： それで、これをより大量生産のイネーブラーとして見ていますか？

JM： 確かに、私たちはそれがより高い生産のイネーブラーであると信じています。サイクルタイムは、従来の熱硬化性樹脂よりも短くすることができます。これは、金型を回転させる前に、処理温度まで上昇させ、滞留させてから再度冷却する必要がないためです。そのため、従来のオーブンやオートクレーブで硬化したコンポーネントと比較して、このプロセスを使用することでレートの利点が見られます。

CW： そしてもちろん、エキサイティングなことの1つは、そこから、この2番目の部分をもう一度リサイクルできることです。では、この材料のライフサイクルにおけるこの三次部分の特徴は何ですか？

JM： したがって、真の熱可塑性プラスチックである二次部品は、他の形状に変形でき、通常は小さな断片に切断されてから、加熱型の間の空洞に入れられ、新しい形状にプレスされます。したがって、冗長な二次部品のすべて、二次部品からのすべての生産廃棄物を取り、それらを別の繊維強化プラスチックコンポーネントまたは繊維強化ポリマーコンポーネントに再形成する可能性があります。

CW： そしてそこから、これらの三次的な部分は、それでも、必ずしもその素材の道の終わりではありません...

JM： そうです...したがって、これらの三次部品は熱可塑性であるため、ほぼ無限の回数で改質できると考えています。それらを成形パレットに切断するプロセスは、成形品と言えば、繊維に摩耗率があります…したがって、機械的特性の一部は低下しますが、剛性、熱膨張率、歪みなどの他の機械的特性は低下します温度はかなりよく保持されます。したがって、高品質の繊維強化コンポーネントを引き続き入手できます。連続繊維コンポーネントの本来の強度や比較的長い繊維コンポーネントではありませんが、剛性、熱膨張、および歪み温度の点で、非常に価値のある利点があります。三次部品を再度再処理します。