熱可塑性テープは、複合エアロストラクチャーの可能性を示し続けています

航空構造物の生産はCOVID-19のパンデミックの影響を大きく受けていますが、少なくともさまざまな顧客に熱可塑性テープスリッティングサービスを提供しているWeb Industries（米国マサチューセッツ州マールボロ）では、航空宇宙への取り組みが必ずしもそれに続くとは限りませんでした。アプリケーション。 Grand Houによると、研究と技術、航空宇宙、宇宙、都市空中移動（UAM）、軍事の研究活動のグローバルディレクターは、次世代の航空機を可能にするために全力で取り組んでいます。複合材料、特に熱可塑性テープはこれらの取り組みの多くの鍵です。

もちろん、熱可塑性テープは新しいものではありません（ CW を参照）。 編集長のジェフ・スローンの「1960年代にさかのぼる裏話の詳細については、「熱可塑性テープ」という2つの言葉をお伝えしたいと思います）が、ここ数年、特に商業向けの関心が高まっています。航空宇宙およびその他の高性能アプリケーション（特に、Wing of Tomorrowプログラムおよび多機能胴体デモンストレータープログラムのリブなど）。熱硬化性テープと比較して、熱可塑性プラスチックは、靭性が高く、リサイクルが容易で、オートクレーブ（OOA）から処理できることや、室温で保管できることなどの利点があります。

Web Industriesは、熱可塑性樹脂の開発とアプリケーションの最前線にあります。特に、特定の顧客の要件を満たすために、サプライヤーからの熱硬化性テープと熱可塑性テープをさまざまな形状とフォーマットにスリットするなど、複数のフォーマット機能を備えています。米国とヨーロッパの施設に拠点を置くテープスリッター生産ラインを備えたWebの機能には、航空宇宙用途で最も一般的に使用されている高性能ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリエーテルケトンケトン（PEKK）、およびポリアリールエーテルケトン（PAEK）熱可塑性テープのフォーマットが含まれます。

二次航空構造用のTPテープ—および一次構造における課題

現在、Hou氏は、熱可塑性プリプレグのほとんどの航空構造物の活動は、クリップ、アクセスパネル、下部構造などの二次構造に集中していますが、翼や胴体などの飛行に不可欠な一次構造は、熱硬化性複合材料または金属で作られています。

「多くの課題はリスクの管理に関するものです」と彼は言い、問題の一部は歴史的にサプライヤーからの熱可塑性プリプレグの増大する痛みでした。熱可塑性材料は、熱硬化性テープよりも成熟度が低くなります。 Hou氏によると、熱硬化性テープは何十年にもわたって大規模で完璧な大量生産を行ってきましたが、熱可塑性材料は大量生産の自動化プロセスでの使用はまだ始まったばかりです。

ただし、Web Industriesはさまざまな複合材料サプライヤーと協力しており、Houは、全体的な材料の一貫性と規模が過去数年間で大幅に改善されたと述べています。材料の幅、長さ、厚さ、繊維の張力、樹脂の均一性はすべて、今日でははるかに一貫しており、より高品質であると彼は言います。

より大きな熱可塑性一次構造を作成するためのもう1つの禁止要因は、熱可塑性材料が熱硬化性樹脂よりも高価になる傾向があることです。 「全体的なコスト優位性がなければ、これ以上広く採用されることはありません」とHou氏は認め、プロセスコストを削減するには、コラボレーションと技術支援が不可欠であると述べています。 「プロジェクトの初期段階から最後まで全員が協力して共通の目標を達成することで、より良いソリューションを実現できます。」

プロセスの柔軟性と材料のカスタマイズ

全体として、Houは、熱可塑性テープの現在および将来の多くの潜在的かつ増加する活動を認識しており、柔軟性が顧客にとっての主要な転換点の1つです。

現在、熱硬化性テープは主に自動繊維配置（AFP）に限定されており、オートクレーブ硬化と保管温度の要件に制限があります。熱可塑性プラスチックは、自動テープ敷設（ATL）用のテープ形式や積層造形用のフィラメントなど、より柔軟なプロセスアプローチとOOA処理を可能にすることができるとHou氏は言います。

Web Industriesによると、商業規模のフォーマットおよびサプライチェーンソリューションは、予測される業界の構築率をサポートするために必要な熱可塑性スリットテープを航空構造製造業者に提供する上で重要になります。

熱可塑性プリプレグは、特定の用途に合わせて調整することもできます。 Hou氏によると、エンドユーザーは各アプリケーションに材料を適合させることを目指しています。熱可塑性プラスチックは適応性が高いため、特定の部品に対して特定のフォーマットを開発でき、材料の使用量を最大化し、顧客のダウンストリームコストを削減できると彼は言います。 UAM、宇宙および軍隊が活動の高い分野であるため、営業および新規事業開発のディレクターであるAshley Graeberは、活動は航空機プログラムごとではなく、プロジェクトごとに調整されていると述べています。

航空宇宙部門の営業担当副社長であるジェイソン・サーマン氏は、特定の用途向けに熱可塑性材料をフォーマットすることも廃棄物の削減に役立ちます。航空宇宙産業では、完成品の質量に対する原材料の比率であるバイツーフライ比率が重要な関心事です。目標は、購入と飛行の比率を可能な限り1：1に近づけることです。つまり、廃棄物がほとんどありません。適切なアプリケーションに適切な形式の適切な材料を使用すると、無駄を大幅に削減できます、とSurman氏は述べています。航空宇宙産業では、廃棄物の30％が「非常に一般的」であり、廃棄物をそのレベル以下にするには、あらゆる面で協力して取り組む必要があります。

「材料をプロセスに組み込むことは非常に重要です」とSurman氏は付け加えます。「そして、熱可塑性テープは、航空構造メーカーにとって有効なソリューションとして浮上しています。」