コンティニュアス・コンポジッツ、ロッキード・マーティンAFRL WiSDM翼設計プロジェクトでCF3D技術実証

コンティニュアス・コンポジッツ（米国アイダホ州コーダレーン）は、4月7日、ロッキード・マーティン（米国メリーランド州ベセスダ）を通じた米空軍研究所（AFRL）の2年間「翼構造製造設計（WiSDM）」契約の成功完了を発表しました。低コスト消耗型航空機（LCAA）翼の製造が目的です。プロジェクトは、相応しい材料と製造と組み合わせた新しい構造設計パラダイムに焦点を当て、消耗型機体構造のコストとリードタイムを大幅に削減することを目指しました。コンティニュアス・コンポジッツは、特許取得済みの連続繊維3Dプリント（CF3D）技術で翼アセンブリの構造カーボンファイバー・スパーをプリントすることに成功しました。完成した翼箱の静的試験で、設計限界荷重（DLL）の160%達成前に圧縮スキンが座屈しましたが、スパーは破損しませんでした。

「コンティニュアス・コンポジッツとの成功した作業と、AFRLのCF3Dへの注力は、新しい3Dプリント技術を前進させるだけでなく、ハイパフォーマンス産業における航空宇宙グレード・コンポジット・プリントの可能性を提示します」と、ロッキード・マーティン・スカンク・ワークスのシニア・マネージャー、ジョン・スカーセロ氏は述べています。「このプロセスが防衛と商業の両方でより広範な応用への道を開くことを認識しており、ロッキード・マーティンは先進製造の未来の一部となる計画です。」

プログラムには、CF3Dによるスパー・プリント、長繊維射出成形によるリブ、積層造形（AM）工具、自動ファイバープレイスメント（AFP）によるスキン、自動穴あけとロボット組み立てなど、革新的材料と製造プロセスに焦点を当てた多様な技術が含まれました。より具体的には、コンティニュアス・コンポジッツは全長8フィート（約2.44m）、重量4ポンド（約1.8kg）、4プライのカーボンファイバー・テーパードCチャネル・スパー2本をプリントしました。コンティニュアス・コンポジッツによると、この斬新なコンポジット製造アプローチは、インサイチュ含浸、圧縮、硬化を特徴とし、大幅なコストとリードタイム削減を実現します。完全自動化プロセスは切断と再供給を備え、構造内でのプライ・ドロップと可変部品厚みを可能にします。

最終翼アセンブリは米空軍に納入され、静的負荷試験を受けました。完全組立翼はDLLの160%まで負荷されました。CF3Dプリント・スパーに測定上または視覚上の損傷は検出されませんでした。プリント・カーボンファイバー・スパーは約60%の繊維体積率、約1-2%のボイド率を達成しました。

空軍研究所プログラム・マネージャーのレイ・フィッシャー氏によると、「CF3Dは、消耗型機体構造の実現に必要な生産レートと対応力の要件に対して、低コストかつアジャイルである大きな可能性を示す革新的製造技術です。このLCAAプロジェクトの成功は、構造繊維を最適に配向できるカスタマイズされたCF3D材料ソリューションによる積層造形の大きな機会を示しています。高価な工具を回避して航空宇宙構造部品を製造できる点が特に魅力的です。AFRL PiCARDプログラムとの連携や5年間のCRADAなど、ますます複雑で最適化された構造へのCF3D組み込みの更なる機会を期待しています。」

「このプロジェクトは、CF3Dが厳格な航空宇宙要求機械的特性を超えながら、大幅なコスト削減と設計自由度を示す一応用例です」と、コンティニュアス・コンポジッツCEOのタイラー・アルバラド氏は述べています。「ロッキード・マーティン、米空軍、その他パートナーがこのLCAAプロジェクトにCF3Dを含めてくれたことに感謝します。長期的なDoDプライム・パートナー選定の次のステップを進めながら、AFRL PiCARDプログラムへの主要関与と並行する5年間CRADAに関する今後の発表で、空軍との連携を深めていきます。」