CAMX 2019で注目の革新的複合材チューブ技術

CAMX 2019（2019年9月23〜26日、米国カリフォルニア州アナハイム）の開催を控え、CW（CompositesWorld）の9月号印刷版には40ページにわたるショーのプレビュー特集が掲載されています。私は昨年のイベント後に公開する予定だったブログシリーズを見返しています。「遅くてもやらないよりはまし」という考えで、昨年のCAMXに参加しなかったら見逃していたであろう3つの革新的な製品と技術を紹介するシリーズの第一弾をお届けします。これらが今年の参加を促すきっかけになれば幸いですが、いずれにしてもこれらの企業は注目に値します。

CAMX 2018でのTUBETEC Compositesのブース。アーティストのアルベルト・カルビ氏がTUBETECの複合材技術を用いて制作した彫刻も展示されています。出典：Ginger Gardiner、CompositesWorld

 

TUBETEC Compositesは、フロリダ州マイアミを拠点とするハビエル・カルビ氏によって設立されたスタートアップ企業です。「優れたプロジェクトの多くと同様、すべてはガレージから始まりました。アーティストとして活躍する兄のアルベルトが、大型で軽量な複合材彫刻を成形したいと考えていました。私の海洋複合材のバックグラウンドを活かして、自然と共同作業を始めることになりました」とカルビ氏は語ります。「私は中空で曲線形状の複合材アウトリガーを作りたかったのです。」アウトリガーは、釣り糸が絡まることなく複数のラインを水中で曳航できるようにするポールで、従来はアルミニウムチューブで作られてきました。「より軽量で、より剛性が高く、見た目も美しいものを求めていました」とカルビ氏は述べています。この探求が、両兄弟を複合材チューブおよび中空プロファイルの新しい製造プロセスへと導きました。

高性能と多用途への応用

このプロセスでは現在、ブレード補強材（主要ベンダーはA&P Technology）とPRO-SETエポキシ樹脂を用いて、直径1〜6インチのチューブを製造しています。「炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、またはこれらのハイブリッドなど、繊維は連続しており、規定の角度で配向されているため、低重量で高い機械的特性が得られます」とTUBETECのチーフ・デベロップメント・オフィサー、ウィル・クルック氏は説明します。「継ぎ目がないことも特徴です」とカルビ氏は付け加え、「内外ともに美しい表面仕上げを実現しています」と述べています。

TUBETECの製造プロセスはブレード補強材を使用し、高い機械的特性と内外ともに美しい外観の表面仕上げを両立しています。出典：TUBETEC Composites

 

先進的な特性と美しい外観のユニークな組み合わせにより、TUBETEC製品は大荷重を受ける構造物を含む多様な用途に適しています。「このプロセスは非常に多くの用途に適用できます」とカルビ氏は言います。「例えば海洋および航空宇宙産業では、ブレード1プライだけで超軽量の導管を効率的に製造できます。今日のスマートテクノロジーを考慮すれば、それらの配線を、船体の構造的完全性の一部としても機能する導管に通すのはなぜでしょうか？

今日のスマートヨットにおける導管は、船体形状に沿った厚肉壁で成形され、ストリンガーや補強材としても機能します。

「スノーメイキングマシンのブームへの応用に関心を持つ顧客もいます」とクルック氏は言います。「この用途では、高圧水と空気を別々のチャンバーを通じて、長さ30フィートの剛性中空構造体内で送達する必要があります。チューブが組み合わさって多室構造のブームを形成し、既存のアルミニウム押出材よりも大幅に軽量化できるだけでなく、顧客の製品差別化に役立つ非常にクールな外観を実現できます。」同氏は、TUBETECの技術が建築、農業機械、産業システムなど、あらゆる市場への展開可能性を秘めていると指摘しています。

 

革新的なプロセス

TUBETECの特許出願中のクローズドモールドプロセスが鍵となります。「マンドレルや従来の工具が不要なため、それらに伴う時間とコストを削減できます」とカルビ氏は説明します。「工具が最小限で済むため、試作と量産が非常に迅速かつコスト効率よく行えます。複数プライの補強材を使用でき、必要な箇所に局所的な補強を追加することも可能です。」クルック氏は、このプロセスではチューブの長さ方向に積層スケジュールを変更できることも指摘します。「例えば、アンテナのベース部分は頑強に、先端部分は非常に柔軟にする必要がある場合、片側を8〜10プライで始め、反対側を1〜2プライに移行させることができます。」

TUBETECは、長さ方向に断面形状が変化する異形チューブなど、さまざまな形状のチューブを製造できます。出典：TUBETEC

 

「異形チューブの製造も可能です」とクルック氏は続けます。「完全な円形である必要はありません。D字形、正方形、長方形などの形状を作れます。長さ方向に断面形状を変えることもできますが、テーパーに関してはいくつか制約があります。しかし、それらを克服するための取り組みを進めています。」

「断面形状を変更できることは大きな利点です」とカルビ氏は指摘します。「例えばブラケットとの接合は、ロールラッピングやプルトルージョンといった従来のプロセスでは難しい作業です。」長さも利点の一つです。TUBETEC Compositesは、最大20フィート（要望に応じてそれ以上も可能）の長さのチューブ構造を提供できます。「現在、従来の複合材チューブで16フィートを超える長さのものを見つけるのは稀です」とカルビ氏は付け加えます。

TUBETEC製品は、既存のロールラップやその他のブレード複合材チューブとコスト競争力があるとクルック氏は言います。「曲線チューブの場合、他の工法と比較してセットアップコストを大幅に削減でき、少量生産やワンオフ製品を手頃な価格で製造することが実際に可能になります。」

TUBETECの複合材チューブは非常に薄肉（1プライ）で製造可能であり、ブラケットやフィッティングとの接合も容易です。出典：TUBETEC

 

強力なバックアップ、明るい展望

同社は親会社であるTuuci（米国フロリダ州マイアミ、オランダ・オイステルウェイク、ベトナム・ビンズオン）の支援を受けています。Tuuciも海洋産業から生まれ、現在は高性能・高品質なシェード構造物を供給しています。「当社の1万平方フィートの工場は、親会社のマイアミ拠点から2ブロックの場所にあります」とクルック氏は述べています。「少人数の会社ですが、強力なバックアップがあります。」

「Tuuciと共に、当社の複合材チューブを用いた非常に大型のシェード構造物など、新製品の開発をすでに進めています」とカルビ氏は語ります。「TUBETECプロセスの適応と活用の可能性は実質的に無限大です」とクルック氏は付け加えます。「TUBETECプロセスは、これまで開拓されてこなかった新たな市場へ、複合材チューブの可能性を広げることができます。」

TUBETECの構造例は、CAMX 2019（2019年9月23〜26日、米国カリフォルニア州アナハイム）のPRO-SETブース（F15）およびA&P Technologiesブース（V2）でご覧いただけます。今後のアップデートはCWでお伝えします。