AFRL・ボーイング・サーモウッドが協力し、低コスト・オートクレーブ対応付加製造工具を開発

サーモウッド社（米国インディアナ州デイル）は、米国空軍研究所（AFRL、オハイオ州デイトン）とボーイング（米国イリノイ州シカゴ）と共同で、付加製造を用いた低コスト・迅速対応工具の製造に向けた研究プログラムで協力していると発表しました。

サーモウッドによれば、初期デモツールはAFRLコンセプト機の胴体外皮用。このアイデアはボーイングからAFRLの製造・産業技術部門（ManTech）へ提案され、大規模ポリマーベース付加製造（AM）複合材硬化工具に関心を持っていました。

このプロジェクトでは、ボーイングがサーモウッドに対し、大規模付加製造（LSAM）マシンの能力実証を委託。サーモウッドによれば、このマシンは垂直積層プリント（VLP）機能により革新を提供し、床面に垂直に層を3Dプリントします（詳細は姉妹誌『Additive Manufacturing』の「サーモウッドの垂直積層プリントがAMを横転させる」参照）。VLPにより、より大型部品のプリントが可能となり、組立コストを削減できます。

高温オートクレーブ対応材料でのVLPプロセス検証のため、ボーイングとAFRLはまず中規模ツールを3Dプリントすることに決定。最終ツールと同幅・同高・同ビードパスながら、長さを10フィートから4フィートに短縮したものです。

中規模ツールは、サーモウッドのLSAM付加製造デモンストレーションマシンで、南インディアナ施設にてプリント。40ミリメートルプリントコア、25%カーボンファイバー強化ポリエーテルサルフォン（PESU）を使用。サーモウッドによれば、これはVLPシステムを用いた初の高温工具プリントでした。プリントに5時間15分、完成部品重量367ポンド（約166kg）。最終仕上げ加工後、表面プロファイル検査と真空保持試験を実施。室温真空試験をパスし、寸法表面プロファイル公差を達成。フルサイズツールは約1,400ポンド（約635kg）、プリント時間約18時間と見込まれます。

AFRLの「低コスト消耗技術（LCAAT）」プログラムは、コスト増大曲線を断ち切り、新システムをより迅速に実戦配備する目標で、異なる工具アプローチを検討中。「付加製造工具がオートクレーブ対応工具の調達コストと時間を削減する能力に関心があります」とAFRLプログラムマネージャーのアンドレア・ヘルバッハ氏。「また、AM工具は車両設計変更に最小限の非経常費用で対応可能です。」

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