AeroLasが炭素繊維糸生産を加速、先進製造向けに新紡糸プロセス開発

AeroLas GmbH（ドイツ、ミュンヘン）は、不連続炭素繊維フィラメントと熱可塑性繊維を組み合わせて糸材料を作る紡糸プロセスを開発しました。この材料は、積層造形、3Dプリント、その他の複合材製造プロセスへの応用可能性を秘めています。

AeroLasの技術は伝統的な紡糸の派生系で、リングスピナーを使用します（写真参照）。AeroLasのエグゼクティブディレクター、マイケル・ムート氏によれば、世界の糸の80%を紡ぐこのリングスピナーは、炭素繊維フィラメントと互換性がありません。リングの「トラベラー」が、リング中央のボビン（コップ）へフィラメントをガイドしますが、鋭すぎて炭素繊維フィラメントを切断してしまうのです。

この問題を解決するため、AeroLasは数十年にわたり数百の産業用途で開発してきたエアベアリング技術に着目しました。エアベアリングは、その名の通り、従来の金属ベアリングを加圧空気で置き換え、2つの摩擦面の間に隙間を作ります。

この技術を用いて、AeroLasは紡糸リングを再考し、加圧空気を隙間に供給して回転を促進する、リングインリング設計を作り出しました。この設計により従来のトラベラーが不要になり、炭素繊維フィラメントを切断しない曲面の丸いトラベラーへの切り替えが可能になりました（写真と動画参照）。

ムート氏によれば、同社は過去数ヶ月、様々な長さの炭素繊維と熱可塑性繊維を組み合わせ、紡糸プロセスの最適フィラメント長を決定してきました。予備的結果では、理想的な炭素繊維フィラメント長は約80mmとのことです。チョップド炭素繊維とポリアミド6（PA6）を組み合わせた試作糸を作成し、積層造形メーカー向けに評価サンプルを提供しました。予備的フィードバックはポジティブだとしています。さらに、AeroLasはこの材料をパリのJEC World 2019（3月12〜14日）に持ち込み、材料サプライヤーとOEMから強い関心を得ました。

ムート氏によれば、このプロセスは技術繊維とあらゆる熱可塑性繊維を組み合わせ可能ですが、これまでの作業の大部分は炭素繊維に焦点を当てています。特にAeroLasは、リサイクル炭素繊維へのこの紡糸プロセスの適用を理想的と見ています。ムート氏は、ほとんどのリサイクル炭素繊維が不織布フォーマットに変換されており、有用ではあるが繊維にある機械的特性を活かしきれていないと指摘します。

「AirbusとBoeingには大量のスクラップがあり、それを使える製品に変えるソリューションが必要だ」とムート氏。「実際、我々はこれをアップサイクリングと呼びたい。我々のプロセスは炭素繊維を同じ方向に配向させたまま保持することで、その価値を維持するからだ。」また、この糸は柔軟で曲げ半径が小さいため、3Dプリントに最適だと指摘しています。

AeroLasの次のステップは、紡糸技術の産業化と商業化です。糸紡糸はAeroLasのコアビジネスの範囲外であるため、新法人設立、エンジニア雇用、生産規模紡糸機の建設を目指しています。これには多額の投資が必要で、ムート氏とチームは現在、関心ある投資家からの資金調達を進めています。

詳細はwww.aerolas.de/en/main/textile_technology.htm、またはjs@aerolas.deまでお問い合わせください。