オランダ・レリスタッドのHolland Compositesを訪問：先進複合材施設の全貌

フォイル艇カタマラン、建築ファサードなど多様なプロジェクトを手掛ける。アムステルダムから車で1時間足らずの場所にあるHolland Composites（オランダ・レリスタッド）は、4,500平方メートルの施設で高度に技術的なプロジェクトを幅広く展開しています。出典：すべての画像はHolland Composites提供

4,500平方メートルの建物に拠点を置くHolland Composites（オランダ・レリスタッド）は、マリン/オフショア、建築、再生可能エネルギー、特殊プロジェクトの4つの市場に注力しています。同社は、高荷重部品にはプリプレグ炭素繊維強化ポリマー（CFRP）とノメックスハニカムを、建築業界や利益率の低いプロジェクトには樹脂インフュージョンとガラス繊維を使用しています。「これらのよりコスト効率の良い構造でも高性能を発揮でき、先進材料を使用する部品のオーバーヘッドを低く抑えられます。これはユニークな強みです」と、創業者ピーテルヤン・ドワルシュイスとともに共同経営パートナーを務めるスヴェン・エリック・ヤンセン氏は語ります。

同社はまた、DNA Performance Sailingブランドを運営し、フォイル艇マルチハルセイルボートを製造しています。5.5メートルのF1Xカタマラン、11メートルのTF10トリマラン、14メートルのF4カタマランなどです。12メートルのG4カタマランは生産終了しましたが、「先進複合材ヨット建造と高性能の実力を示すものです」とヤンセン氏。「この艇は、居住区、キッチン、トイレを備えた二目的のフォイルレーサー兼ファミリークルーザーでありながら、35ノット以上の速度を達成します。4,000キログラム以上の重量を6人乗組みでフォイル走行できるのは、数百万ドルのアメリカズカップ艇を除けば、この分野で競合が存在しないことを示しています。」

海洋から陸上・航空輸送へ

ツアーの前に、ヤンセン氏が会社の歴史と製造する複合構造体について説明してくれました。Holland Compositesは1992年、ヤンセン氏とドワルシュイス氏がデルフト工科大学（TU Delft、オランダ）の学生だった頃に設立されました。ホビーセーリングカタマラン用の炭素繊維マスト、1993年にはCFRPとノメックスハニカムを用いた18メートルのヨットテンダー、1994年には樹脂インフュージョン工法による100フィートのセーリングヨットを建造しました。「その頃には、私たちが建造するすべてがプリプレグまたはインフュージョンによる炭素繊維製でした」とヤンセン氏は振り返ります。しかし、海洋市場特有の浮き沈みとワンオフプロジェクトのビジネスモデルだったため、「多角化を図りましたが、FRP（ガラス繊維とポリエステル樹脂のようなより一般的で商品化された材料）ではなく、先進複合材の分野に留まりたかったのです」と付け加えます。

同社は陸上輸送向け軽量ソリューションの模索を開始し、ガラス/炭素繊維複合材モノコックシャーシを採用したトラックトレーラー35台を製造。3,500キログラムの軽量化を実現しました。「トラックはジャガイモのような高密度荷物を運ぶため、容積が埋まる前に重量制限に達していました」とヤンセン氏は説明します。また冷蔵トレーラーも製造しましたが、「時期尚早でした。市場がまだ準備できておらず、企業は複合材トレーラーの高い初期コストに対して、より多くの貨物輸送とメンテナンス削減による年間メリットを計算できていませんでした」と語ります。

同時期、カスタム航空貨物ソリューションのサプライヤーであるVRR（オランダ・ロッテルダム）からアプローチがありました。「彼らはエアバス、ボーイング、航空会社向けの仕事をしていました」とヤンセン氏は回想します。「炭素/アラミド繊維複合材モノコックのフェザーウェイトコンテナを開発しましたが、その軽さは今日でも未だに超えられていません」と同氏。数千個を製造しましたが、低コストFRP製品が市場を飽和させました。

OOA硬化構造体。 DNA Performance Sailingブランドのフォイル艇マルチハル用大型炭素複合構造体は、フレキシブルオーブン（右）で硬化されます。外部ユニットからコンピュータ制御される断熱パネルにヒーターと空気循環装置を備えます（インセット）。

海洋分野は依然として核心的強み

1999年、オランダ海軍が潜水艦用のソリッドガラス繊維複合材ソナードームの製造をHolland Compositesに依頼しました。「従来は2つの半分で製造し接着していましたが、継ぎ目が『視界』の妨げになります。一体成型で製造するよう要請されました」とヤンセン氏。これらのソナードームは大型で、11.5×3×3メートル、厚さ45〜110ミリメートル、インフュージョンが困難です。ロマール・フォス・コンポジッツ（オランダ・ロッヘル）供給のビニルエステル/エポキシハイブリッド樹脂5,000キログラムを使用し、完成重量は6,500キログラム。船体前部に位置するため、剛性が高くスラミング荷重に耐える必要があります。「水と同等の密度とソナー透過率を合わせる必要もあります」とヤンセン氏。「世界中の多数の海軍の駆逐艦タイプ向けに製造しています。」

重量スペクトルのもう一方の端には、DNAパフォーマンスフォイルマルチハルがあります。「私たちの小型艇は競技用として初のフォイルカタマランでした」とヤンセン氏。Holland Compositesは、MOD70 Team ARGOやBeau Gesteなど記録を打ち立てたレーシングヨット用の複合材ハイドロフォイルも製造しています。「社内で非常に高荷重部品を破損なく製造する技術と、これらの超高性能フォイルのユニークなワンショット製造法を持っています」と同氏。「世界最高のセーラーたちと協力し、フォイル性能の次元を引き上げ、NACRA17オリンピッククラス艇のすべてのフォイルを製造しています。」

Windcat Workboatsの風力発電所サービス/支援船向けに製造する軽量CFRPデッキハウス（詳細は「複合材デッキハウスで軽量化」）は、樹脂インフュージョンCFRPフォームサンドイッチ構造を採用し、キャビン内に柱のない大スパンを開放空間として実現する剛性を確保しています。「モノコックデッキハウスは十分に軽量なため、優れたダンパーで船体からのエンジン振動と波浪振動を遮断できます」とヤンセン氏。「Windcatは非常に静かな乗り心地で知られ、大手風力タービンOEMから高く評価されています。すべての風力発電所にはメンテナンスが必要なため、全長50〜60フィートの高速カタマランの新たな市場が生まれています。」

Holland Compositesがグローニンゲン大学生命科学棟の構造用複合材ファサードを供給。半透明のRAFICLADパネルシステムと大型（3.6×3.3メートル）パネルサイズを採用し、軽量化と最大断熱性を実現。

75枚の40×60メートル複合セクションをイスラエルへ輸送し、現場で積層・架設して、テルアビブのYitzak Rabin Centreの翼のような屋根セクションを形成しました。

 

「私たちのすべては構造体です」

Yitzak Rabin Centre（イスラエル・テルアビブ）では、コンクリート製では重すぎる翼型屋根構造の建設を依頼されました。「再び、可能な限り最大のセクションで製造しました」とヤンセン氏。75枚の40×60メートルセクションをガラス繊維とエポキシ系ビニルエステル樹脂で樹脂インフュージョンし、イスラエルへ輸送。現場ではこれらを逆さまにジグに置き、積層して最大スパン31メートルの「ウィングルーフ」を形成しました。ヤンセン氏によれば、構造的に非常に困難なプロジェクトでした。「これらのパネルは200〜300ミリメートル厚で、11メートルの片持ち部分を含むガラスファサードを保持しています。複合材はすべての力に耐えられるため、このようなフリーハング屋根スパンの設計が可能になります。」

Fletcher Hotelタワーも同様のプロジェクトで、2012〜2013年に完了しました。当初は高速道路沿いのショッピングモールでしたが、高級ホテルへの転換決定に伴い、構造体に大幅な遮音性能が求められました。「コンクリート骨組みはそれ以上の追加荷重に耐えられなかったため、軽量ソリューションの提供を依頼されました」とヤンセン氏。Holland Compositesは8.5×3メートルの複合パネルを考案し、プレートガラスファサードを固定できるようにしました。「ガラスが実際には私たちのパネルに吊り下げられており、荷重を支えるのに役立ちます」と同氏。「その後、パネルをコンクリート骨組みに固定しました。ガラス、複合サンドイッチパネル、その間のエアギャップの組み合わせが、巨大な遮音バリアを生み出します。」各複合パネルは、内側が内装壁用に塗装可能、外側（ガラス面）が耐UVコーティング仕上げです。

「丸みを帯びた建物への外装取り付けも非常に高速で可能でした」とヤンセン氏。「外装を一工程で取り付け、断熱R値8を達成しました。これは通常の建築外装材の2倍の評価です。」このアイデアを発展させ、ヤンセン氏はエネルギー中立が将来の建築建設に不可欠だと考えています。「私たちの構造用複合材外装を使用する建物は暖房にほとんどエネルギーを必要としないため、ネットゼロフットプリントの達成に非常に効率的です。BREEAMはオランダのエネルギー効率認証ですが、これを最初に取得した2棟の建物は私たちの複合材を使用しています。」

Fletcher Hotelでは、曲面複合パネルを建物のコンクリート骨組みに取り付け、ガラスファサードを過度なデッドロードなしで固定できる美観と遮音性を兼ね備えた外装を実現しました。

ヤンセン氏は、アムステルダム市内のステデリック現代美術館を、Holland Compositesの技術的建築プロジェクトの頂点として挙げます（「大規模美術館、大規模構造体」参照）。「熱膨張の管理において極限の挑戦であり、私たちの仕事の本質を示しています。」また、オランダの特定地域では水圧破砕（フラッキング）による地盤不安定化のため、耐震構造ファサードが義務付けられており、Holland Compositesはこの分野でも先駆者となっています。フローニンゲンのWiebengaビルには、30センチメートルの変位でも破損しない耐震ファサードが採用されています。「一般的な鉄骨とコンクリートではこの種の変位には対応できません」と同氏。

多様な要件をコストとスケジュールと両立させることは構造物建設の課題ですが、ヤンセン氏によれば現在最大の問題は耐火性です。「複合材の誤った適用が、この点で業界に悪評をもたらしました」と説明します。「現在、建築プロジェクトでは耐火材料のみを使用し、承認された規制に従って完全な耐火試験を実施しています。」

Holland Compositesは、低速・高トルク構造物にかかる巨大な荷重に対応するため、炭素繊維プリプレグをオートクレーブで硬化させた潮力タービン発電機用ブレードを製造しています。

オフショアと再生可能エネルギー

Holland Compositesはオフショア石油・ガス業界でも長期契約を持っています。「複合材は軽量と耐食性だけでなく、容易な修理も提供します」とヤンセン氏。「オフショアリグと船舶はダウンタイムを許されません。しかし、金属構造の修理には溶接と火花が必要で、火災リスクのため生産を停止しなければなりません。複合材ならこの中断なしにパッチ修理が可能です。」同社には、様々なオフショア建設向けにこのような製品を求める新規顧客がいます。

潮力タービン用ブレードも製造しています。潮力エネルギーの採取はまだ新しい分野ですが、最初のプロジェクトが完了し、結果は印象的です。「潮力タービンは信頼できるエネルギー源です」とヤンセン氏。「風力や太陽光と異なり潮汐は常に存在するため、発電量を確実に予測できます。これは電力会社にとって重要です。」潮力タービンブレードにはオートクレーブ硬化炭素繊維プリプレグを使用します。負荷が巨大だからです。「ブレードは低速ですが高トルクで動きます」とヤンセン氏。「ローター回転をモーターへ最大限に伝達して発電する必要があるため、タービンメーカーは潮汐運動から最大限のエネルギーを取り出せる形状の、強靭かつ効率的な構造体を求めています。」

各タービンには長さ3メートル、厚さ18ミリメートルのブレードが2枚、1基あたり5枚のタービンが搭載されます。「これらのタービンブレードにかかる負荷は、13,600馬力のタグボートが全力で前進するのと同等と表現されます」とヤンセン氏。「しかし顧客は、剛性が高く、軽量で、低メンテナンス、優れた疲労耐性を備え、耐久性のあるブレードも必要としています。鋼鉄では重すぎて発電効率が低下します。」Holland Compositesはブレードのみを製造し、フェアリング、ノーズコーン、非構造クラッディングはFRP製造業者が担当します。

未来志向の施設

ツアーは積層エリアから始まります。大型積層テーブル、DNAパフォーマンスセイルボート用部品、取り付け準備中の多様なCFRPフォイルがあります。天井が低いのは、材料保管用のメザニンがあるためです。ここから高天井の生産フロアへ続き、積層エリアのすぐ先にZünd（スイス・アルトシュテッテン）の自動切断機があります。このカッターは5.7×2.8×0.3メートルの切断範囲を持ち、最大25ミリメートル厚までのプリプレグ、ドライファイバー、フォーム材料を処理できます。

手前のZünd自動カッターが積層エリア（奥右、後方に材料保管メザニン）へカット済み補強材とフォームを供給します。黄色のロールアップドアの向こうに工具室があり、その横にCMSマシニングセンターが見えます。

Zündカッターから振り返り、積層エリアに隣接するガラス張りの工具室へ向かいます。黄色のロールアップドアから入ると、複数の金型が工程中で、部品が真空バッグ下で硬化されています。「金型は自社製造です」とヤンセン氏。「CFRP部品にはCFRPまたはアルミニウムを金型に使用し、工具内の換気穴で空気循環を確保することで、部品全体の均一な硬化を実現しています。」

CMSマシニングセンターは、左側の切断テーブル（視界外）と右奥のオートクレーブの間に配置されています。

工具室から出て、5×2×1.8メートルの5軸CNCフライス盤（CMS SpA、イタリア・ゾーニョ）を通り、6.5×2.2メートルのオートクレーブ（Tankbouw Rootselaar、オランダ・ナイケルク）が見えます。「通常125℃、6バールの圧力で硬化します」とヤンセン氏。

オートクレーブにはCFRP金型（空気換気穴に注目）と大型CFRPフォイルが真空バッグ下で硬化中です。パフォーマンスマルチハルセイルボート用です。

オートクレーブ横の壁が生産エリアを工具室に沿って建物全長にわたって二分しています。振り返ってドアを通ると、施設の後半部分に入ります。ここにはウォータージェット切断機（8×2×0.5メートル切断範囲）、最大15×10×3.5メートルの複数のオーブン、19×12×3.5メートルの塗装ブースがあります。「現在、カタール向けの大型パネルシリーズとWindcatボート用のCFRPデッキハウスシリーズを生産中です」とヤンセン氏。

Holland CompositesがWindcat Workboatsカタマラン用に製造するCFRPデッキハウスは、同社の19×12×3.5メートル塗装ブースで塗装されます。

Holland Compositesの最新設備は、Massivit 3D（イスラエル・ロッド）の1800 Proプリンターで、造形ボリュームは145×111×180センチメートルです。「3つのプリントヘッドで金型を3Dプリントする革新に取り組むパートナーです。2つはサンドイッチのスキンを、中央のノズルは中間のインフィルやラティス構造をプリントします」とヤンセン氏。「将来的には繊維強化材料を使用予定ですが、現状でも最小限の切削で精密な金型をプリントできます。材料使用量が大幅に減り、金型製造時間が非常に短縮されます。設計から金型、塗装部品までを短期間で完結する完全なプロセスチェーンを構築しました。」

同氏は、コストを上げずに自動化の活用をさらに進める方法を模索中だと述べます。「鍵は独創性です。他社が手を出さない高度に複雑な問題に取り組むことに魅力を感じますが、ボートビルダーとして常に限られたリソースで創造的にならざるを得ませんでした。複合材分野で私たちが行っていることには、将来多くの機会があると見ています。」