Continuous CompositesとSiemens Energyが次世代発電機向け先進複合材を実証

Continuous Composites（米国アイダホ州コーダレーン）とSiemens Energy（ドイツ・ミュンヘン、旧Siemens Groupのガス・電力部門スピンオフ）は、Siemens Energyの発電機コンポーネント向けにContinuous Fiber 3D Printing（CF3D）技術の実証に成功したと発表しました。この複数年協業を通じて、両社は熱硬化性ガラス繊維強化ポリマー（GFRP）材料を開発し、より高温での優れた機械的性能、トポロジー最適化設計、負荷方向に異方性繊維を配向する動的繊維操向、カスタマイズ用途への対応を実現しました。

「CF3Dの発電機コンポーネント製造への導入は、当社技術が現在の製造プロセスを破壊し、金属部品を高性能複合材で置き換える一例です」とContinuous CompositesのCEO Tyler Alvarado氏は述べています。「Siemens Energyとの協業は、エネルギー分野を遥かに超える厳格な機械的特性要件を持つ材料ソリューションの開発・カスタマイズ能力を示しています。」

Continuous Compositesと同社の材料パートナーArkema（ドイツ・ケルン）のSartomer Businessは共同で、従来の複合材技術では製造できない大型複雑部品のプリントを可能にする高温CF3D熱硬化性ポリマーを開発しました。Continuous Compositesによると、この材料はガラス転移温度（Tg）227℃を達成し、Tg以上でも最小限の強度低下を実現。さらに、CF3Dプリント複合材は繊維体積率（FVF）50%以上、ボイド含有率1.5%未満を示したと報告されています。

Continuous Compositesによると、いくつかの発電機コンポーネントは現在金属鋳造プロセスで製造されており、高コストで長納期です。しかし、これら新材料とCF3Dプロセスの組み合わせにより、発電機やその他Siemens Energy用途の材料温度要件を超える性能が実現されるとのこと。エネルギー分野での実証結果には、従来発電機比で製造コスト5分の1、納期8-10ヶ月から3週間へ短縮、長期ダウンタイムエネルギー節約100万ドル、部品重量と材料廃棄物の大幅削減が含まれます。

「CF3Dの優れた機械的性能と大幅なコスト・納期削減により、Continuous Compositesを選択しました」とSiemens Energyの主任技術開発エンジニアDr. Joel Alfano氏は述べています。「金属発電機コンポーネントを複合材とAMで置き換える機会は、エネルギー業界が直面する制約を解決する強力なブレークスルーであり、CF3D技術がそれを可能にしています。」

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