RS Sailing、リサイクルカーボンファイバー採用の全電動RIBで持続可能なマリン市場を開拓

RS Sailing（英国ロムジー）は世界クラスのセーリングボートを製造し、可能な限りリサイクル可能な材料を使用してきました。3年前、同社は姉妹ブランドRS Electric Boatsを設立し、バッテリー電動のリジッド・インフレータブル・ボート（RIB）―剛性船体と側面の高圧エアチューブで追加浮力を持つ軽量モーターボート―の設計・製造を専門としています。RIBはレクリエーション用のほか、救難機関、軍事オペレーター、ボートレースのコーチングスタッフなどでも使用されています。

RS SailingのCEO兼デザイン&テクノロジー責任者、アレックス・ニュートン・サウソン氏は、自動車メーカーが電動化と持続可能な製造・材料を模索する中、RS Electric Boatsもマリン市場で同じことを目指していると説明します。「電動ボートが市場の未来であることは明らかです。現実には、従来の船外機は今の自動車の約50倍の汚染を出します。我々は地球保護に貢献したい」と語ります。

より持続可能な推進、材料、製造選択への市場誘導は過去3年間の目標であり、RS Electric Boatsは初のバッテリー電動RIBの開発・商品化に取り組んできました。2019年、ドイツ・デュッセルドルフ国際ボートショーでPulse 58コンセプトRIBを発表。このデモ艇は、船体、デッキ、コンソールなど複数のコンポーネントに亜麻繊維/バイオエポキシを採用していました。

以来、材料選定と全体設計は最低3回イテレーションされ―「ボート全体で大幅な微調整も加えた」とニュートン・サウソン氏は認めます―最終的にPulse 63が完成し、2022年初頭に市場投入予定です。

最初の亜麻繊維複合材イテレーション：Pulse 58

ほとんどのRIBは標準的な燃料エンジンで駆動され、小型（1〜2人乗り）の電動設計に一部例外があります。RS Electric Boatsによると、最大8人乗りのPulse 63は、このサイズで全電動推進を採用した業界初の製品だといいます。

ボートの船体と全体形状は、電動推進に対応するようゼロから設計する必要がありました。「バッテリー電動RIBを設計し始めると、通常のボートに電動駆動系をただ追加するだけではダメだとわかります。超効率的なボートにするため、設計をゼロからやり直す必要があります。その一部は重量に関わります。ボートを可能な限り強く、剛性高く作ることが、可能な限り軽くすることにつながります」とニュートン・サウソン氏は説明します。

バッテリーコンソールは「全体のメイン構造」だと同氏。船体は堅牢なモノリシック構造で、バッテリーを収納する接続デッキを持ち、横方向の隔壁やフレームは不要です。

2019年発売の5.8mPulse 58RIBは、地元ファブリケーターNorco（英国プール）がインフュージョンで製造し、バイオベースエポキシ、天然由来亜麻繊維、必要に応じてリサイクルPETコアを使用しました。

2019〜2020年、RS Electric BoatsはPulse 58の量産体制構築と顧客販売を目指しました。しかし、COVID-19パンデミックの影響とバイオベース材料の調達問題により、一時的な遅延と設計変更を余儀なくされました。

設計イテレーションとリサイクルカーボンファイバー：Pulse 63

2021年5月、RS Electric Boatsはブランド刷新を決定し、量産準備に向けた設計変更と材料決定に合わせました。名称変更された6.3mPulse 63の複合材コンポーネントは、MTAG Composites Ltd.（英国コニグスビー）が製造します。同社は長年にわたりRS Sailingの金型開発とボート製造で協力してきました。仕様によると、Pulse 63RIBは最高速度23ノット、最大航続距離100海里を達成し、トーポスト、シングルポイントリフト、キャノピー、各種シート配置などのオプションでカスタマイズ可能です。

ボートの複合材コンポーネントには、船体、デッキ、内部フロア、コンソール、エンジンボックス、ハッチが含まれます。しかし、オリジナル設計で使用した亜麻繊維とバイオベースエポキシの調達が、ボートの量産に必要なレベルで予想以上に困難であることが判明しました。

「今後数年で材料決定は変わるでしょう。天然繊維とバイオベース樹脂がより入手しやすくなるはずです」とニュートン・サウソン氏。現在、ボートのモノリシック船体はガラス繊維とカーボンファイバー生地をビニルエステルでインフュージョンしています。軽量化のため船体はコアレスですが、カーボンファイバー層で補強されています。その他すべての複合材コンポーネント（内部デッキ、フロア、コンソール、エンジンボックス、ハッチ）は、リサイクルカーボンファイバーとビニルエステル、必要に応じてリサイクルPETコア（3A Composites Core Materials供給、スイス・シンス）で構築されています。「船体は現時点でリサイクル材を使用していません。そこはさらなる開発とテストの時間を確保するためです」と同氏。

樹脂について、RS Electric Boatsはいくつかの理由でバイオベースエポキシより伝統的なビニルエステルを選択しました。一つは入手性です。ニュートン・サウソン氏によると、真に持続可能な樹脂の商業的量産への動きは望むほど速くありません。「価格だけの問題ではありません。長期的に製品を信頼できるかが重要です。10年後これらの製品はどうなっているか？材料は持ちこたえるか？新しすぎてまだわかりません。需要はあり、少し高くても持続可能な材料にお金を払う用意はありますが、製品寿命を信頼できる必要があります。」

バイオベースエポキシはインフュージョンプロセスでも使いにくかったそうです。「インフュージョンでエポキシを使うと、再利用可能なシリコン真空バッグが使えません」とニュートン・サウソン氏。エポキシがシリコンと反応し、100〜150サイクル持つはずのシリコンバッグが5サイクルしか持たなくなるからです。「製造プロセスから大量の埋立廃棄物が出てしまいます」と同氏。ビニルエステルはシリコンバッグとの併用に最適な選択でした。

「現時点では、材料のライフサイクル分析をすると、インフュージョン廃棄物の埋立削減の方が、わずかに持続可能な樹脂を使うより遥かに正しい方向への大きな一歩だと感じています。プロセスをできる限り持続可能に、廃棄物を最小限にしています」と同氏は付け加えます。

MTAG Compositesのテクニカルセールス&マーケティングマネージャー兼プロジェクトマネージャー、ティム・キング氏は「バイオベースビニルエステルも開発中ですが、このサイズの製品ではまだ商業的に実用的ではありません。比較的少量しか生産されていません」と指摘します。

繊維については、ボート用リサイクルカーボンファイバーは、MTAG Compositesが航空機シート用カーボンファイバー製造で出るスクラップを再利用しています。「Gen 2 Carbon（旧ELG Carbon Fibre、英国コーズリー）を通じた直接的なリユースです」とキング氏。

繊維をチョップしたりプリプレグに加工したりせず、MTAGはドライリサイクルカーボンファイバー不織布を直接インフュージョンします。「リサイクル繊維の密度が高いため特に困難です。樹脂が浸透しにくいですが、成功するプロセスを確立しました」とキング氏。

このプロセスは2019年、RS Neoのフォアデッキで初実証されました。MTAG CompositesとRS Sailingが従来のガラス繊維補強をリサイクルカーボンファイバーに置き換えました。「数年前から進めてきたことですが、MTAGとGen 2として、この製品とプロセスが前進するのを嬉しく思います」とキング氏。

リサイクル繊維の見た目について、「ゲルコートで隠せますが、個人的にはリサイクル製品のビジュアルが好きです。識別可能なソース材料が再利用されているのが見えて良いです」と同氏。

最終的に、「ボートの複合材コンポーネントの約60%がリサイクル材（PETコアまたはカーボンファイバースクラップ）で作られています」とキング氏。すべての複合材部品は真空インフュージョンで製造され、少数の小さなフィッティングのみドライ材料で手積みされます。

2022年出航へ。 MTAGによると、Pulse 63のコンポーネント約60%がリサイクル材で製造。写真提供：RS Sailing

Pulse 58の金型がベースとなり、RS Electricの仕様に合わせてMTAG Compositesが改修した新しいPulse 63用金型が使用されます。全金型（計22セット：固体インフュージョン金型4、手積み金型6、シリコンバッグ金型12）は複合材製で、NorcoまたはMTAGが社内製造しています。船体の設計変更に対応するため、一部金型は再加工され、一部には形状を戻すための特殊インサートが追加されました。

「社内に非常に活発な金型ショップがあり、熟練したスタッフがオリジナルプロトタイプ金型を取り、場合によってはかなり大幅な変更を適用できました」とキング氏。チームは2021年2月に金型着手し、最終金型は8月に納品されました。

最初の4隻のPulse 63は年内に生産予定で、2022年1月のデュッセルドルフ国際ボートショーで展示されます。今後、Pulse 63と将来のRS Electric Boatsモデルで使用される複合材は、新材料の入手状況と市場需要に応じて変化する見込みです。「一歩ずつ進めていますが、サプライチェーンに市場が必要とする製品の種類を理解してもらうのが得意になってきたと思います」とニュートン・サウソン氏。