SABICとAirborne、繊維強化熱可塑性ラミネート向けデジタル複合材ラインを立ち上げ

SABICはAirborneと提携し、デジタル複合材製造ラインを開発。UD熱可塑性テープを高速積層してネアネットシェイプ平板ラミネート（左）を作り、接触加熱でコンソリデート（中）、トリミングと検査（右）までを自動化。Airborneは来年、消費者向け電子機器顧客へカスタムラミネート出荷開始予定。出典：SABIC。

SABIC（オランダ・ベルゲン・オプ・ゾーム）は2012年、熱可塑性複合材テープ事業への参入を決定しました。同社はすでに短繊維射出成形グレードと長繊維熱可塑性（LFT）材料（ガラス・カーボン両方の強化グレード）で幅広いポリマー提供を持っており、連続繊維テープはコア技術の論理的延長でした。また、熱可塑性テープへの注力は、エネルギー消費が低く、よりサステナブルで、作業者にとってより健全な環境を実現する材料・プロセス技術を好む業界トレンドと合致しました。SABICは熱可塑性テープに複数市場で未開拓の大きな機会があると確信しました（「消費者向け電子機器：ハイブリッド複合材カバー」参照）。

当初、熱可塑性テープ担当チームは、材料、設計、プロセスの3つの相互関連技術に焦点を当てました。

「目標は、量産対応、コスト効率、再現性を備え、すべての部品が同じ高品質を持つテープ技術を開発することでした」とSABICグローバル複合材リーダーのジーノ・フランラート氏は説明します。「我々が生産する材料がよく加工でき、非常に効率的で、非常に短いサイクルタイムで成形できることを望みました。また多くの顧客が金属設計に慣れていたため、新しい概念と設計ツールを提供する必要があると認識していました。」

広範なベンチマーキングにより、一貫して高品質で寸法安定性に優れた薄いテープを作るための鍵パラメータは、ファイバースプレッディングと含浸技術であることが明確になりました。最終的にSABICはFiber Reinforced Thermoplastics B.V.（オランダ・レリスタッド）と接点を持ち、同社が提供する不可欠な専門知識を得て、2015年に過半数株式を取得しました。

驚くべきことではありませんが、設計とプロセスモデリングも不足分野でした。多くのSABIC顧客は短繊維・長繊維ガラス射出成形グレードでの設計に慣れていましたが、連続繊維製品は異なる話で、特に射出オーバーモールディングとの組み合わせではそうでした。

「自動車や消費者向け電子機器のような業界では、トライアルアンドエラー（作って壊す）アプローチではビジネスできません。各材料の挙動とそれらの相互作用を正確に予測する方法を知る必要があります」とSABICスタッフサイエンティスト・グローバルアプリケーションテクノロジーのスコット・デイビス氏は説明します。これが、人気の構造・プロセスCAEツールと連携する予測ツールを開発するSABIC内での野心的なプログラムにつながりました。マテリアルカードは現在、LS-DYNA（リバモアソフトウェア開発社、カリフォルニア州リバモア）やABAQUS（ダッソー・システムズ、フランス・ヴェリジー・ヴィラクブレー）などの有限要素解析（FEA）ベースパッケージで利用可能とされています。

すぐに続くもう一つの認識は、一貫して良いテープを製造できるだけでは、このような「未開発」技術では不十分だということでした。プロセスエンジニアリングノウハウと、チームが必要と感じたレベルまで達していない高速生産対応の自動化設備が必要だったのです。

「多くの企業がこの種の高品質製品を製造できると期待していましたが、そうではありませんでした」とフランラート氏は付け加えます。「業界を調べ、多くの企業を見ましたが、ほとんどは自動車のニーズに焦点を当てており、我々が適切と感じるレベル、特に消費者向け電子機器市場への対応では、どこにも見つかりませんでした。」それが、SABICの複合材テープチームがAirborne（オランダ・ハーグ）と出会ったきっかけです。Airborneはマシンメーカーであり、複合材加工ラインの開発者です。Airborneはすでに熱可塑性テープから石油・ガス業界向けパイプ製造装置の開発で成功していました。また、航空宇宙業界での熱硬化性テープ経験もありました。

「Airborneは我々と同じ目的を持っていると感じました」とフランラート氏は続けます。「単なるマシンビルダーではなく、複合材を知り、複合材の課題も知っていました」と説明します。「テープライン自動化の豊富な経験がありながら材料には参入したくなく、我々は材料専門性を持つが自動化は得意分野ではありませんでした。」

2017年、SABICはAirborneの少数株式を取得。両社は熱可塑性テープベースラミネートを完全自動化環境でハイボリューム（年間数百万枚）生産するために必要なプロセスと設備を開発しました。このシステムは最終的にデジタル複合材製造ラインと呼ばれるようになりました（「高速・高レート熱可塑性複合材製造」参照）。