エレクトロインパクト、SCRAMを発表：治具レスで航空機グレードコンポジット製造を実現する6軸連続繊維3Dプリンター

エレクトロインパクト（米国ワシントン州）は、オートクレーブ外（OOA）インシチュ統合熱可塑性自動ファイバープレイスメント（AFP）プロセスと、高度な溶融積層造形（FFF）3Dプリントプロセスを、統合されたスケーラブル・コンポジット・ロボティック・アディティブ・マニュファクチャリング（SCRAM）システムに統合しました。SCRAMは真の6軸、産業用連続繊維強化3Dプリンターであり、治具なしで航空機グレードの一体型コンポジット構造体を迅速に製造可能にします。高性能熱可塑性樹脂と高割合の連続繊維強化を組み合わせ、アディティブ・マニュファクチャリングの世界では前例のない優れた材料特性を持つ部品を製造します。エレクトロインパクトは、この技術に業界で対抗馬がないと主張しています。

「真の3D」プリント

ほとんどの3Dプリントプロセスは「2.5D」プリントと正確に表現されます。材料が平らなスライスに連続的に堆積され、それらが積み重ねられて3Dオブジェクトを形成するためです。しかし、SCRAMプロセスでは連続繊維強化熱可塑性樹脂の層が空力形状や流体流路ダクトのような複雑な輪郭の形状を取れるため、「真の3D」プリントと見なせます。さらに6軸プロセスであるため、各層内の繊維配向を特定用途に合わせて調整でき、従来のAFPシステムのように部品全体で最適な強度と剛性分布を実現できます。

オンデマンドで治具をプリント

各SCRAMセルには、強化熱可塑性プリントシステム（インシチュ統合（ISC）付き小型・高機敏AFP）だけでなく、高度なFFFプリントプロセスベースの迅速治具製造システムも搭載されています。従来の自動ファイバー積層には、融通が利かず、高価で、長いリードタイムを要するハード治具への多額の投資が必要です。対照的に、SCRAMはフラットプレートから始めて、必要に応じてサポート治具をプリントできます。部品プリント完了後、治具材料を溶解除去できるため、迅速な設計イテレーションが可能です。また、従来手法では困難または不可能な内部流路などの部品形状も創出できます。

マルチマテリアルシステム

連続繊維強化熱可塑性プリントプロセス（AFP ISC）とFFFサポート治具プリントプロセスに加え、SCRAMセルにはチョップドファイバー強化熱可塑性材料の堆積に最適化されたFFFノズルも装備されています。独自のレーザー加熱システムを組み込み、層間で非常に強力な結合を生み出します。このプロセスは、連続繊維積層が幾何学的に不可能または非合理的な状況に最適です。

連続繊維プロセスと同様、これは「真の3D」プリントプロセスであり、層が平面のスタックに制約されません。可変密度コアやその他の内部構造などの複雑な形状を、広範な曲率を持つ連続繊維強化層に直接プリントできます。必要であれば、チョップドファイバー強化コア構造の上に連続繊維強化層を堆積させ、上皮を形成することも可能です。使用材料例：

• PAEK（ポリアリルケトン）系熱可塑性樹脂（PEEK、PEKK等）
• ナイロン等の低温熱可塑性樹脂（PA12、ABS等）
• 水溶性熱可塑性樹脂
• 炭素繊維
• ガラス繊維
• ホウ素繊維

SCRAMセル構成

エレクトロインパクトのSCRAMシステムは、ジーメンス840D CNCコントローラーと6軸ロボットに、特許取得済みのアキュレート・ロボット・パッケージ（ユーティリティパススルー用連続第6ロボット軸、無制限回転）を採用。ツールチェンジインターフェースにより、マルチマテリアル堆積エンドエフェクタを含むエンドエフェクタをシームレスにピックアップ・ドロップオフ可能です。

セルには回転ホットプレート付き加熱ビルドプラットフォームを備え、熱膨張・収縮を制御する加熱ビルドチャンバー内に収容されています。SCRAMには標準でクーポン・校正スタンド、CAMパーツプログラミングソフトウェアスイート、オペレーター・メカニック・プログラマー向けトレーニングが付属します。

オプション機能

• 高スループットプラスチックペレット押出エンドエフェクタ：安価な原料から大型サポート治具を高速堆積
• 切削加工エンドエフェクタ：部品トリミングとサポート治具表面調整による最適仕上げ・精度実現
• 部分再利用可能サポート治具システム：水溶性犠牲層を組み込み、短納期生産に対応

エレクトロインパクトについて

エレクトロインパクトは、航空宇宙産業向け製造自動化と治具の経験豊富なサプライヤーです。同社はエンジニアの楽園であり、概念から顧客受け入れまで最小限の官僚主義で垂直責任を持って全作業を遂行します。プロジェクトには、民間機主翼の完全自動組立システム、AFP（自動ファイバープレイスメント）システム、高精度ロボット穴あけ・締結機、主翼パネル・胴体組立用リベット機、宇宙船・衛星ハンドリング装置などが含まれます。