STELIAエアロスペース探訪：フランス・メオルトの欧州最大手エアロストラクチャー工場

世界で7,000人の従業員を擁し、2018年売上高22億ユーロを誇るSTELIAエアロスペース（フランス・トゥールーズ）は、エアロストラクチャーで欧州No.1/世界No.3、パイロット・クルーシートで世界No.1、ファースト・ビジネスクラスシートで世界No.3という業界トップクラスの地位を確立しています。

STELIAの複合材活用は、エアバスA350前部胴体セクション、ATRターボプロップ機の翼、各種ヘリコプター構造物、最新OPALシートなどのシート製品に及びます。複合材生産拠点には、フランスのメオルト（大型胴体セクション）とサローヌ（小型複合材部品）、モロッコとチュニジアでの詳細部品・組立、カナダ・ノバスコシア州ルーネンバーグの旧コンポジット・アトランティックサイトでの航空機・防衛・宇宙向け幅広い複合材部品があります。

STELIAエアロスペースは、2015年にエアバス子会社だったアエロリアとソジェルマの合併により設立されました。パリから北へ1.5時間のメオルトサイトは、49ヘクタール、生産面積15万平方メートル、従業員1,500人、下請け500社を擁し、エアバスサプライチェーンの要となっています。小さな町にありながら生産の強力拠点であり、「2018年にA320、A330、A350、A380、A400M向けノーズ胴体セクション860セットを納入」とSTELIAメオルト広報のフランソワ・フルニエ氏は語ります。彼は同サイトの「未来の工場」A350ノーズ胴体生産とSTELIALAB R&T施設を、STELIAエアロスペース・メオルトのR&T製造・組立・自動化・複合材・デジタルファクトリー責任者オリヴィエ・カナル氏、STELIALABのR&T複合材製造責任者シモン・メール・ヴィゲール氏とともに案内してくれました。

「未来の工場」

本社ビルでの導入プレゼンテーションで、フルニエ氏はSTELIAがデジタル製造と自動化、AR/VRを活用した生産効率化、ロボット/コボットによる組立効率化などの将来技術に投資していると説明しました。

「未来は複合材と金属構造の両方です」とカナル氏は指摘します。「作業員を置き換えるのではなく、より効率的にするための未来のソリューションを定義しようとしています。」

この効率化への追求は、A320とA350の生産増に対応するため5年前に開始した「未来の工場」イニシアチブに最もよく表れています。「このサイトで新たな産業戦略を採用しました」と、同イニシアチブのプロジェクトマネージャーだったカナル氏は振り返ります。「変動する生産レートに対応できる柔軟な工法を開発し、あるプログラムから別のプログラムへ転用できるようにしました。」

もう一つの成果は、プログラムごとに専用棟を設けたことです。「各棟に1ライン、1チームを配置し、労働、動作、材料、プロセスの無駄を排除するリーン製造アプローチで設計しました」とカナル氏。A320ラインも再設計し、生産性が10-20%向上しました。「実際には大きな改善です」と同氏。「2.5年でこのサイトの製造フットプリントの50%以上を変更しながら、生産を維持し、100%オンタイム納入、品質低下ゼロを達成しました。」この成功は経営トップの強力なバックアップによるものですが、「作業員にオーナーシップを持たせるよう懸命に取り組んだことも大きい」と同氏は付け加えます。

カナル氏によると、3万平方メートルのA350生産棟の設計はフローによって決められ、U字型レイアウトで原材料が一方から入り、完成した胴体セクションが反対側から出るようになっています。「A350構造物生産のすべてがこの棟にあり、初期積層から最終組立まで一貫しています。これにより、品質問題を迅速かつ容易に特定・対処できます」と同氏。

A350では、バードストライク耐性を高めるため全金属のノーズ胴体セクション11、複雑な金属/複合材ハイブリッド組立のセクション12、ノーズランディングギアベイを含むセクション11/12下部ユニットを生産しています。フルニエ氏は「未来の工場」ビデオを上映し、自動車組立のようなパルスラインを採用していることを指摘。「デモラインを設置し、作業員が動くラインで訓練し、神秘性を取り除きました。特定のタクトタイムでフルレート生産に対応します」とカナル氏。

デジタル技術も重要な要素です。「デジタルソリューションで全技術図面と手順をタブレットに集約し、各セクションの最新3Dモックアップへのアクセスを確保しました」とカナル氏。作業員は重要な詳細と変更を常に把握でき、管理者は潜在的問題を即座に把握できます。「組立支援としてARも開発しました。例えば胴体シェルに部品と取り付け位置を投影します」と同氏。検査用コボットが完成セクションの3Dスキャンを行い、デジタルモックアップと比較することで、異物混入、部品欠落、品質問題などを特定します。

見学はA350生産棟のクリーンルームから始まりました。コリオリ社（フランス・ケベン）の自動ファイバープレイスメント（AFP）マシンが、セクション11/12下部ユニットおよびセクション12のクラウンと両側シェル用の大型CFRP胴体シェルを積層します。これらはプレハブストリンガーと合わせ、真空袋詰めしてオートクレーブで硬化。硬化後はトリミングされ、組立工程すべてで容易に搬送できるハンドリングツールに載せられます。組立にはロボット穴あけとファスナー取り付けが用いられ、全パネルが自動非破壊検査（NDT）を受けます。完成品はフランス・サンナゼールのエアバス胴体組立ラインへ納入されます。

STELIALAB

次に訪れたのは、STELIAゲート複合施設のすぐ南にある地域技術・訓練施設インダストリアルラボの左半分を占める2,000平方メートルのSTELIALAB R&Tセンターです。ここでの活動は複合材、組立、デジタル技術に特化しています。

ここでもサル・ブランシュ（クリーンルーム）から見学が始まります。広い開放的な部屋にバギング資材と積層ツールが並びます。シモン・メール・ヴィゲール氏によると、グループのミッションは、主に大型・複雑部品の低コスト・大量生産の未来を特定することです。熱硬化性複合材の工業化には、高速AFPと液体樹脂注入（LRI）プロセス、RTM（レジン・トランスファー・モールディング）が含まれ、翼コンポーネント、水平尾翼、垂直尾翼などの大型クローズドボックス構造に適用されます。

クリーンルームを出てAFPルームに入ると、長さ4メートルまでの部品に対応できるコリオリ社製マシンがあります。R&T専用で、年間200日以上稼働しているとメール・ヴィゲール氏。STELIALABは、AFPで作成したドライストリンガーとスキンを、オーブンまたは自己加熱ツールを用いてオートクレーブ外（OOA）で硬化させるプロセスを開発しました。「より安価なツールが使えるため、注入圧力の低いLRIを好みます」と同氏。

TPCロードマップ

このAFPマシンは、ARCHES TP開発プログラムの一環として、全熱可塑性複合材（TPC）ヘリコプター胴体/テールブーム実証機のスキン積層にも使用されました。2017年パリ航空ショー、2018年と2019年のJEC Worldで展示されたこの実証機は、レーザー加熱で幅0.25インチのカーボンファイバー/ポリエーテルケトンケトン（PEKK）テープ8トウを使用して製造されました。「積層中にAFPで落雷保護を統合しました」とメール・ヴィゲール氏。「スキンはカプトンバギングフィルムでOOA硬化しましたが、あまり便利ではありません。」オメガ形状ストリンガーは、購入したUDテープ平板をアビアコンプ（フランス・トゥールーズ）でスタンプ成形して製造。フレームも同じプロセスで、ポルシェ社（フランス・バディニエール）供給の織物プレートをセティム（フランス・ナント）でスタンプ成形しました。フレームは従来通り機械的締結ですが、ストリンガーは自動動的誘導溶接で取り付けられています。「これにより低コスト化と新たな設計可能性が開けます」と同氏。「電気ハーネス取り付け点などのオーバーモールディングも実証しました。」

プログラムの課題について尋ねると、メール・ヴィゲール氏は積層、溶接、15か月のタイムラインを挙げます。「織物素材のスタンプ成形で歪みを抑えることさえ容易ではありませんでした」と付け加えます。テールブーム設計はSTELIAエアロスペース・トゥールーズ設計事務所が担当しましたが、すべての生産はSTELIALABが監督しました。しかし、ARCHES TPはSTELIAの熱可塑性複合材ロードマップの一歩に過ぎません。同社は今後数年でフルスケールTPC胴体の実現可能性を実証するため、TPC技術の開発を継続しています。

未来のエアロストラクチャーを再考する

AFPルームを出て、一時的な壁で知的財産を保護するために区切られたセキュアな「開発セル」に分かれた広大なオープンホールを通り抜けます。ホールを横切って左に曲がると、450℃対応の小型ショルツ社製（ドイツ・コースフェルド）オートクレーブと樹脂注入用インジェクションマシンがあるエリアに着きます。「ロードマップはOOA硬化なので、オートクレーブを圧力なしで熱可塑性複合材の硬化にオーブンのように使っています」とメール・ヴィゲール氏。カーテンで仕切られたトリミングルームと、その隣に小型Cスキャンシステムを含むNDT装置エリアがあります。

さらに曲がって大きな試験ラボに入ります。「研磨断面で品質管理と材料・プロセス調査が可能です」と同氏。ラボにはローマーアーム（ヘキサゴン・マニュファクチャリング・インテリジェンス、英国・シュロップシャー）による座標測定、繊維体積率、硬度、化学試験装置も完備。「R&Tチームの全エンジニアが自ら材料とプロセス管理を行えます」と同氏。「設計から製造、検査、最終部品試験まで一貫して運用できるよう訓練しています。これによりプロセス全体を理解し、問題の原因を迅速に特定・評価できます。設計は製造と品質試験から分離されていません。」

最後の見学先は、壁で仕切られたエリアの一つにある大型自動化ラボです。中を覗くと、ロボットとコボットを用いた新たな組立の検討が進められています。「より小型で機能的なツーリングのさらなる開発と、部品をより速く、より低コストで組み立てる方法を模索しています」とカナル氏。「我々の文化は境界を押し広げ、新たな地平を切り開くことです。ロボティクス導入のリーダーであり、今や複合材技術の推進リーダーです。未来を再考し、再構想する能力を実証しました。そして決して止まることはありません。」

次世代航空機製造

商業航空業界は今後20年で倍増すると予測されており、旅客機と貨物機の需要に応えるには新技術と前例のない製造レートが必要です。

次世代航空機を形作る材料とプロセスについて、『CompositesWorld』、『Modern Machine Shop』、『Additive Manufacturing』の記事コレクションで詳しく解説しています。無料で読む・ダウンロードできます。詳細はこちら。