今後10年間：不確実性が強い明確さ

2020年代の10年に入ると、2010年代が複合材料コミュニティにもたらしたものと、これらの革新が未来を形作るかどうかを反映する価値があります。航空宇宙の従来の複合材料市場では、ボーイング787が2011年にサービスを開始し、同様に複合材料を多用するエアバスA350XWBが2015年に続きます。ボンバルディアの CSeries 樹脂を注入した翼を備えた単通路機が2016年に就航しました。その後、エアバスは CSeries を買収しました。 2018年に製品ラインをA220にリブランドしました。最後に、そして悲しいことに、2019年は、多くの複合技術革新を開拓した実物大の飛行機であるエアバスA380のキャンセルをマークしました。

自動車の面では、BMWは2013年までに業界を揺るがしました i8 および i3 を導入し、グローバルな垂直サプライチェーンを確立し、炭素繊維を大量に消費する自動車の時代が間もなく到来すると多くの人に推測させます 。 2年後、BMWは再設計された 7シリーズを発表しました。 、炭素繊維に約15の構造部品を備えたマルチマテリアル車両であり、おそらく大量採用への代替パスを示唆しています。 10年の終わりに、ゼネラルモーターズはシエラデナリを発表しました。 圧縮成形された炭素繊維強化熱可塑性ボックスを備えたピックアップトラック、および2019年には、湾曲した引抜成形されたリアバンパービームを備えたコルベットのリアエンジンバージョン。

複合材料のリサイクルの分野では、特に炭素繊維複合材料（スクラップ繊維以外）の場合、この10年間は​​実質的に供給基盤がなく、12を超えるサプライヤーで終わり、その多くが下流のアプリケーションに商業的な量を提供していました。風力エネルギー業界は、世界で3倍以上の容量を持ち、複合材料の強力な市場であることが証明された、10年の旗印を持っていました。来月は風について詳しく説明するので、ここでは航空宇宙と自動車に焦点を当てます。

私は米国に拠点を置いていますが、2019年の初めに、複合材料に焦点を当てた英国の多くの研究機関を訪問する機会がありました。12月には、ドイツ北部と南部の複数のフラウンホーファー研究所とDLR施設を訪問しました。また、航空宇宙および自動車市場にサービスを提供するいくつかの生産施設もあります。これらの訪問と議論は、2020年の開始時に材料とプロセスの開発がどこに向かっているのかについての米国での私の観察を補強します。国によってある程度の違いはありますが、主な推進力は真にグローバルです。これらのR＆Dの取り組みに不可欠な持続可能性。これらの問題に取り組むための国際協力は有益であるだけでなく、複合材料が従来の材料に真に取って代わるためには不可欠であることをすべてが再確認しています。

疑問は残りますが、航空宇宙における複合材料の将来はやや明確になりつつあります。ボーイングとエアバスのシングルアイルの頑丈なものの交換に関する正式な発表はありませんが、多くの航空宇宙研究が、大型の高度な複合構造をより高速で製造、機械加工、検査、組み立てるための技術の提供に焦点を当てていることは明らかです。年間100〜140機のワイドボディジェット機を納入することは1つですが、複合一次構造を備えた年間700〜900機の単通路航空機を製造することはまったく別のことです。無人航空機（UAV）やエアタクシーなどのアーバンエアモビリティ（UAM）の隣接市場を考えると、その量は年間数千台になる可能性があります。熱可塑性樹脂にはかなりの関心が寄せられていますが、旅客機の大型構造物は熱硬化性樹脂（真空注入または脱オートクレーブ硬化プリプレグ）に残り、クリップ、ブラケット、リブ、その他の小さなコンポーネントに熱可塑性樹脂が含まれている可能性があります。 UAVおよびUAM市場では、業界が熱可塑性プラスチックを検討し、高圧樹脂トランスファー成形（HP-RTM）、引抜成形、圧縮成形などの自動車用に開発された技術も組み込むことを期待してください。

一方、自動車業界はかなりの不確実性を示しています。炭素繊維には依然として強い関心がありますが、軽量化のための軽量化だけでなく、他の推進力（電化、機動性、自律性）を考慮して、その価値を検討する必要があります。過去10年間で、炭素繊維複合材料のサイクルタイムとコストは50％以上削減されましたが、さらに先に進む必要があります。リサイクルされた、または低コストの前駆体/プロセスからの不連続炭素繊維は、自動化が高く、スクラップ率が低い圧縮または射出成形コンパウンドの補強材としての役割を果たします。 BMWは最近、 i3 の製造を継続すると発表しましたが 2024年まで、ドイツの自動車産業は全体として、連続炭素繊維の新しい用途から後退しています。大量の一次構造における炭素繊維の将来は、完成部品のコストを1キログラムあたり18ユーロ未満（1ポンドあたり約10ドル）に下げることにかかっています。考えられる中期的な解決策には、連続ガラス繊維またはハイブリッドガラス/カーボン構造、およびハイブリッドオーバーモールドコンポーネントの開発の増加が含まれます。

今後10年間で複合材料は何を生み出すでしょうか？飛ぶものにとって、未来は明るく見えます。しかし、地上車両の場合、まだいくつかのブレークスルーが必要です。