Electroimpact、Toray、Janickiが大型熱可塑性複合部品の高速製造を先導

Electroimpact（米国ワシントン州ムキルテオ）、Toray Advanced Composites（米国カリフォルニア州モーガンヒル）、Janicki Industries（米国ワシントン州セドロ・ウーリー）の共同開発により、大型熱可塑性複合部品の高速製造で飛躍的進歩が達成されたと報告されています。このプロジェクトにより、大規模熱可塑性部品を毎分最大4,000インチ（100メートル）の高速堆積率で製造できる、自動化されたコスト効率の良い加工技術が開発されました。

Electroimpactの高速自動ファイバープレイスメント（AFP）装置が、可変スポットサイズレーザー加熱システムで熱可塑性材料処理向けに強化されました。このシステムは、個々のトウに対する堅牢なプロセス制御のための幅広い処理温度範囲を使用し、激しい輪郭に対応しながら、AFP積層中に熱可塑性複合部品を修復可能にし、部品製造中の廃棄リスクを低減します。

パートナーによると、軽いまたは重いタックレベルで部品形状を保証しながら、毎分4,000インチ（100メートル/分）までの処理速度が達成されました。「これらの進歩が、AFP信頼性の向上、インプロセス・リアルタイム検査、メンテナンス間隔と組み合わされると、現在の生産性が4〜6倍向上するAFP 4.0処理が実現します」と、Electroimpactチーフエンジニアのマイケル・アサディ氏は述べています。

生産効率を最大化するため、AFP積層は、Janicki Industriesが設計したオートクレーブフリー（OoA）加熱積層ツーリングシステム上に直接形成され、その後インシチュで完全凝縮され、完全な熱プロセスサイクルを1時間未満で達成します。ツーリングシステムは、従来の加熱プレスでは大きすぎる部品に対応できる拡張性を持ち、高温オートクレーブよりも大幅に速いサイクルタイムを達成するとされています。

「この技術の鍵は、プロセス全体でエッジツーエッジの均一性を持った急速な加熱と冷却速度です」と、JanickiのR&Dディレクター、トッド・チェイス氏は述べています。「溶融、流動、結晶化の主要段階を精密な温度制御で制御することで、真空バッグオンリー（VBO）圧力下での完全凝縮が達成されます。」

Toray Advanced CompositesのToray Cetex TC1225低融点PAEK（LMPAEK）単方向テープが、処理をさらに最適化するために選択されました。最高レベルの含浸を示すことが実証されており、TC1225 LMPAEKは、凝縮サイクル中に繊維束をウェットアウトする必要を排除しながら、高い一貫性と品質の部品生産を可能にし、OoA処理でニアゼロ気孔を実現すると報告されています。他のPAEKベースシステムと比較して比較的低い処理温度と相まって、Toray Cetex TC1225 LMPAEKは、同等の機械的特性を達成しながら、より高速な積層速度を可能にします。

「個別に見れば、これらの技術はそれぞれ熱可塑性複合材料処理の一歩前進を表します。組み合わせることで、大規模・高速部品製造における大きな飛躍が達成され、バリューチェーン全体でのパートナーシップが熱可塑性複合材料の産業採用を前進させる上で重要であることを強調しています」と、Toray Advanced Composites技術・戦略マーケティングVPのスティーブ・シース氏は結論づけています。