INVENTがSUSTAINairと提携：航空機循環型経済を推進

Horizon 2020プロジェクトSUSTAINairは、11の欧州研究機関と産業パートナーの協力で、2021年1月に開始され、循環型航空経済の実現に向けたソリューションの研究開発を目指しています。これには、航空機ライフサイクル全体での資源効率向上と航空機性能改善、廃棄物と材料コスト削減が含まれます。コンソーシアムパートナーは、航空宇宙セクターが不確実性に直面しているにもかかわらず、ポストパンデミック航空産業のグリーン移行促進が、回復への道を提供する政府の戦略的目標であると指摘しています。

より具体的には、EU資金援助を受けたこの研究は、循環型経済行動計画に沿って航空サプライチェーン生態系全体をグリーン化し、航空宇宙製造の新基準を設定し、分野横断的シナジー増大を可能にすることを目指しています。SUSTAINairプロジェクトは、航空セクターによりコスト効率の良い低炭素経済への滑走路を提供し、資源消費、廃棄物、排出量の増加に対処すると期待されています。欧州航空研究機関協会（EREA）のFuture Sky研究イニシアチブによって支持されています。

オーストリア最大の研究技術機関であるAustrian Institute of Technology AIT-LKR（ザイバースドルフ）の低排出輸送センター研究エンジニアJürgen Roither氏がコーディネートし、プロジェクト期間は3.5年、予算は500万ユーロです。

Roither氏は、航空機ライフサイクルの特定循環型経済段階における各プロジェクトパートナーの補完的機能を強調します。「SUSTAINairは、循環設計から製造、メンテナンスと修理、組立、リサイクルまで、航空機コンポーネントバリューチェーンの全フェーズに対応し、プロジェクトパートナーの総合力と専門知識で優れた成果を出します」と氏。

Roither氏は、高度に規制された航空セクターでの材料革新には飛行認証が必要であると付け加えます。そのため、SUSTAINairは欧州連合航空安全機関（EASA、ドイツ・ケルン）から助言を求めており、EASA上級研究コーディネーターWilly Sigl氏が担当します。

「EASAの貢献は、新革新製品とビジネスモデルの市場投入期間短縮、高い安全性・セキュリティ・環境保護レベルの実現を可能にします。EASAは therefore、SUSTAINairのような選択された研究プロジェクトを、認証・規制・安全評価面での助言役として支援します」とSigl氏。

複合繊維専門家がプロジェクト参加

複合繊維専門家INVENT GmbH（ドイツ・ブラウンシュヴァイク）もSUSTAINairプロジェクトに参加しました。1996年以来、EN 9100およびNadcap認証企業として、初期アイデアから量産まで高精度構造部品の開発・製造を行ってきました。この技術的ノウハウと製造施設をプロジェクト内で活用・更なる発展させ、複合繊維のコスト効率良い循環型経済アプローチを達成します。

さらに、INVENTのハイテク航空セクターとの強力なつながりにより、プロジェクト内で多様な高インパクト活動への貢献が可能です。可変形翼（モーフィング）開発、センサー技術統合技術、生産廃棄物の新規再利用技術などがその一例。INVENTは、SUSTAINairで開発される技術のデモンストレーションにおける調整とコンポーネント製造で重要な役割を果たします。基本接合、インターフェース設計、金属製造技術がより複雑なジョイントデモンストレーターに移転され、構造ヘルスモニタリング（SHM）用センサー統合を含み、製造・試験・評価を通じてプロジェクト目標達成を検証します。

「SUSTAINairプロジェクトは、循環型経済概念を航空文脈に適合させる非常に包括的なアプローチを取っています。これが環境、産業だけでなく標準化政策の観点でも、真に持続的なインパクトをもたらす可能性があるエキサイティングなプロジェクトです」とINVENTのSUSTAINairプロジェクトマネージャーMarc Joulian氏は総括しています。

バイ・トゥ・フライ比率の着地

循環型経済は、資源を可能な限り長く使用し続けることで最大限に活用し、ライフサイクル全体での総価値を高めるアプローチです。航空宇宙での高品質材料需要は、通常製造プロセス中に大量の廃棄物を伴います。これは金属合金と複合材の両方に当てはまります。

SUSTAINair内で開発される金属と複合材航空材料の新規アップ・リサイクル手法は、製造と使用済み（EOL）プロセスでの廃棄物を大幅削減すると報告されています。アップサイクリングソリューションは、カーボンおよびガラス繊維熱硬化性材料、ハイパフォーマンス熱可塑性複合材向けに開発されます。

SUSTAINairコーディネーターRoither氏は、プロジェクトがニアネットシェイプコンポーネント（完成品に近いサイズ・形状で製造）を航空産業向けに開発し、バイ・トゥ・フライ比率を1に近づけることを目指すと付け加えます。これは、チェーン全体で使用される材料が廃棄される量より多くならないために不可欠です。これは、AIT-LKRで最近発明されたナノ共晶アルミニウム合金と先進高圧ダイカスト技術の組み合わせで得られます。「このような加工は自動車産業で『迅速かつ効率的』と知られています。SUSTAINairの適応技術と材料で、航空宇宙コンポーネント製造を『迅速、効率的、クリーン』にします」とRoither氏。

新規航空宇宙構造で重量とCO₂排出削減

新規金属合金とCFRPなどの複合材は、質量削減と空力効率向上で飛行時燃費改善、排出削減に貢献。材料や航空機構造の微小な変更が燃費に大きな影響を与えることがあります。

これを念頭に、SUSTAINairコンソーシアムパートナーは、フレキシブルウィング向け新規材料開発だけでなく、そのような航空機コンポーネントに使用される材料へのセンサー統合技術も開発すると期待されています。例えば、リアルタイムデータ監視により、運航者が飛行経路を調整し燃費削減、航空構造物の安全性・信頼性向上、メンテナンスコスト削減が可能になります。

しかし、金属と複合材のこうした組み合わせには、接合と修理作業、EOLプロセスでの循環アプローチにおいて技術的課題を伴います。「SUSTAINairのユニークさは、設計プロセスがバリューチェーン沿いの革新的技術を可能にするよう形成され、EOL分解とアップサイクリングを考慮に入れて、材料により長い寿命とより多くの価値を与える点です」とTU Delft（オランダ）の航空宇宙構造教授、AIAAフェローChiara Bisagni氏。

分解ロボットでリサイクル性向上

航空機は様々な材料の多くの部品で構成され、それらを接合する必要があります。現在、リベットで接合されていますが、除去が困難です。これにより分離と航空機コンポーネントの効率的リサイクルが困難かつ高コストで、経済的に非実行可能なレベルに。リベットは航空機を重くし、燃費に悪影響を与えます。プロジェクトパートナーの溶接とその他接合技術の専門性が、最終的にリベット不要化を実現する可能性があります。このイノベーションは、EASAなど航空当局の現行基準変更なしには採用できません。

Industry 4.0技術を航空機EOL処理に導入し、SUSTAINairプロジェクトはリベットを自動検出・除去するロボットヘッドも開発します。これにより合金分離が可能になり、より高価値なリサイクル航空機材料が得られます。「接着接合複合部品の無損傷分離を実現する新技術を開発しました。SUSTAINairでこれを更なる発展の機会を得ました」とINVENTのSUSTAINairプロジェクトマネージャーJesper de Wit氏。

Flightpath 2050へ

プロジェクトパートナーは、EUグリーンディールとFlightpath 2050が設定する目標の最前線で循環型航空を追求しています。循環型経済への移行による技術革新は、航空コンポーネントサプライチェーン全体の産業におけるCOVID-19パンデミックの経済的影響に対処する道筋と見なせます。

プロジェクトパートナー：AIT-LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen GmbH（オーストリア）、Netherlands Aerospace Centre – NLR（オランダ）、Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. – DLR（ドイツ）、JOANNEUM RESEARCH（オーストリア）、Johannes Kepler University Linz（オーストリア）、Delft University of Technology（オランダ）、AEROCIRCULAR（ベルギー）、INOCON Technologie GmbH（オーストリア）、INVENT GmbH（ドイツ）、Dutch Thermoplastic Components B.V.（オランダ）、RTDS Association（オーストリア）

このSUSTAINairプロジェクトは、欧州連合のHorizon 2020研究イノベーションプログラムから、助成金協定101006952の下で資金提供を受けています。