エルビット・システムズ：イスラエルと米国をリードする複合材ソリューション

エルビット・システムズ社（ハイファ）は、2017年売上高33億ドル、2018年受注残75億ドル超を誇るイスラエル最大の防衛請負企業です。事業領域は、軍用・商用航空機のシステムと構造物、陸上車両、国土安全保障、諜報・電子・サイバーシステムなど多岐にわたります。12,500人の従業員のうち約3,000人が米国で、子会社エルビット・システムズ・オブ・アメリカのもと、ユタ州、ニューハンプシャー州、テキサス州フォートワースなど複数拠点で活動しています。さらにエルビット・サイクロンは、グルジア政府とのパートナーシップでトビリシ国際空港近くに「エアロ・ストラクチャー・テクノロジーズ・サイクロン（ATC）」という追加サイトを建設。12,000㎡の施設に2基のオートクレーブ、CNC加工、NDI能力を備え、主要航空機OEMでの認定取得に向け作業中です。

エルビット・システムズ傘下のサイクロン子会社は、イスラエル北部に位置し、金属および複合材航空機構造物とアッセンブリの設計・生産拠点として機能しています。1970年、カルミエル近郊の同地で、イスラエル空軍機とヘリコプターの整備・修理・オーバーホール（MRO）サービスを提供する単一建物からスタートしました。渦巻くヘリコプター・ブレードが生み出す螺旋風が、当初の社名の由来となりました。

1980年代までに複合材能力を確立し、イスラエル国外の顧客向け業務を開始。マクドネル・ダグラスDC-10とMD-11ワイドボディ機用金属ドア、F-15およびF-16軍用ジェット機部品、ガルフストリームG-200ビジネスジェット部品などを製造しました。

エルビットが1990年代後半にサイクロンを買収し投資を行った結果、2010年までに規模は3倍に拡大。2017年までにボーイング737商用機向けアルミニウム・ドア11,000セット（後部エントリードア、ギャレードア2つ、前後カーゴドア）を生産。その後、ボーイングと直接契約し、787ドリームライナー向け複合材フロア・アッセンブリと詳細部品を生産。またスピリット・エアロシステムズ（カンザス州ウィチタ）向けに同機胴体セクション41の複合材部品も供給。787-8型向け旅客フロア・ビームも供給しています。同社は今やボーイング「ゴールド・レベル・プリファード・サプライヤー（最高位サプライヤー賞）」に認定されており、この栄誉を獲得した数少ない企業の一つ、かつ米国外では初の受賞企業です。

顧客リストには、ボンバルディア（カナダ・モントリオール）長距離ビジネスジェット部品、F-35ライトニングII 3バリエーション向け部品、ロッキード・マーティン、シコルスキー、GKNエアロスペース、テキストロン、トライアンフ、ノースロップ・グラマン、ベル・ヘリコプターなども名を連ねます。

今回の案内役であるビジネス開発・マーケティング担当シニアマネージャーのジョナサン・フラティ氏は、「1990年代後半は従業員400名。今は売上高で5倍、従業員500名。これはリーン・プロセスへの注力の賜物です。我々の大半は『ビルド・トゥ・プリント（図面通り製造）』であり、華々しくは聞こえないかもしれませんが、業界の大きな部分を占めています」と振り返ります。品質、再現性、競争力の要求、そして生産に必要な設備・品質システム投資が、このポジションを厳しくも面白いものにしていると同氏。「航空宇宙複合材ティア・サプライヤーになるのは、気弱な者には務まりません。」

決して気弱ではなく、サイクロンの複合材ビジネスは昨年、金属加工を上回り、生産の約60%を占めるまでに成長（概ね60/40の比率）。フラティ氏は「今年はおそらく70%複合材へシフトする」と予測します。

部品製造の熟練度

見学はメイン会議室でフラティ氏の説明から始まりました。サイクロンの生産は軍用と商用で約半々。商用複合材部品には、着陸装置ドア、ナセル部品、外皮、フェアリング、制御面、構造フロア・グリッドなど。軍用複合材部品には、外皮、ドア、フィラメント・ワインディング外部タンク、パイロン、制御面、ヘリコプター・スポンソン、エンジン・インテークなどがあります。

同社は、中高度長時間滞空無人機（MALE UAV）の外翼とテール・ブームを設計。高度3,048〜9,144mで長時間（24〜48時間）飛行可能。しかしフラティ氏によれば、現在UAV業務は多くない。「UAVは一般に小型でウェット・レイアップを用いるが、これは我々の専門外。プレプレグを用いる大型UAVもあるが、通常は少量生産か、ボーイング、ジェネラル・アトミックス等の大手防衛OEMが自社生産している。我々はプレプレグ部品の長期連続生産を好む。」

サイクロンのプレプレグ部品能力には、ホット・ドレープ・フォーミング（HDF）による複数積層の真空デバルクとオートクレーブ硬化が含まれます。NDIと硬化部品のCNC加工は社内で完結し、複雑な金属・複合材アッセンブリの高率生産に特化。AS9100、ナドキャップ、ISO9001等の航空宇宙製造・品質認証をすべて取得し、フィラメント・ワインディングと樹脂移動成形（RTM）能力も開発済みです。

実はRTMが、CWのサイクロン取材のきっかけでした。商用機の金属製乗客ドアに代わる一体成型オール複合材ドアの開発が、2013年CW記事「統合複合材エアロ構造のコスト削減」で取り上げられました。RTMと幾何学的ロック・複合材フィッティングを用い、ファスナーを極力排除したFAA認証取得可能な構造を実現。アルミニウムおよび「ブラック・アルミニウム」複合材設計比で30%軽量化、25〜35%コスト削減を達成。完全ファスナー・フリー複合材ドアの製造成功と、同技術を軽量・低コスト複合材制御面へ展開したことは、2016年CW記事「ファスナー・フリー複合材航空機ドアと制御面」で報じられました。フラティ氏は会議室に展示されたファスナー・フリー・ドア#1を指し示し、その高品質な仕上げに言及した後、建物外へ案内しました。

合理化された積層と試験

丘を下り、左折してサイクロンの複合材生産棟へ。入り口付近にはボーイング767テール・スキッド・フェアリング、ビーチクラフト「キング・エア」ウィングレット、F-35複合材部品などが展示。入口を過ぎると、左手に防衛関連生産用の制限区域クリーンルーム（閉鎖中）、右手にボーイング787部品用クリーンルームがあり、小型クリップ・スタンションから複雑なJ/I/Cビーム、マルチピース・ノーズ・ランディング・ギア・ドアまで、プレプレグ手積層が進行中。プレプレグ切断にはブルマー・アシスト（英国ウェイクフィールド）製自動布切断機と、厚い積層スタックを任意角度で切断するギロチン・マシンを使用。プレプレグ・フリーザーはクリーンルーム隣接。フラティ氏によれば、プレプレグ・スタックを切断・キッティング後、再びフリーザーへ戻すことも。アラインド・ビジョン（マサチューセッツ州チェルムスフォード）製レーザー投影システムがクリーンルーム全域に設置され、手積層を支援。

CFRPフロア・ビーム部品は雄型金属マンドレル上で積層。フラティ氏は合理化プロセスを説明。「プレプレグ・スタックを先に積層し、その後マンドレルに適用する。ピースミールで工具に積層するより大幅な時間短縮になる。」積層後、自社設計のCFRPコールで覆い、「部品の100%再現性を確保する。」

クリーンルーム奥壁にホット・ドレープ・フォーミング・マシンがあり、1サイクルで多数の部品をデバルク可能。「ビームやスタンションのような高率プレプレグ部品生産にHDFなしでどう対応するか想像できない」とフラティ氏。しかし、この工程がボトルネックではない、と同氏。オートクレーブでもない。「ボトルネックは硬化後の機械加工だ」と断言。長尺フロア・ビーム部品の場合、シンプルな積層で硬化後機械加工する方が速い。「オートクレーブは問題ではない。一度に多くの部品を積み重ねて硬化できるため、1サイクルあたりの生産率は良好だ。」

隣接する大型エリアには、背面壁沿いに4基のオートクレーブ。サーマル・イクイップメント社（カリフォルニア州ランチョ・ドミンゲス）製で、直径3m、長さ5m、10m、最長11mのラインナップ。「自社に適したオートクレーブ・サイズを決めるのは難しい。生産率と1サイクルあたりの部品数のバランスを取りつつ、加熱・冷却に時間がかかりすぎないよう、過大な容量を避ける必要がある。」

オートクレーブ・ベイ上部のメザニンには品質保証試験部門。ツヴィック（ドイツ・ウルム）製試験機に気候チャンバーを備え、航空機制御面用材料に必要な温度サイクリング試験を実施。「OEM仕様に従い温度・荷重サイクリングを行う。ほぼすべての顧客がラボを視察・認定済みのため、材料認定試験も社内で可能。」

サイクロン製CFRPラディウス・フィラー（ヌードル）の顕微鏡写真を提示。様々なプレプレグ・ビーム構造で使用。「ビーム・フランジがウェブに接続する際、ヌードルを用いて荷重伝達を可能にし、ボイドを防止するが、これは非常に複雑な課題だ」とフラティ氏。第2試験ラボへ移動し、小さなディスクを研磨し、ストゥアーズ（デンマーク・バレルップ）製テグラミン試験装置へ。「これは積層プロセスの整合性を検証するもの。顧客要求のためではなく、自社プロセスが自社品質基準を遵守し、うまく機能しているかを自ら確認するためだ。」

NDIと機械加工

次に、最終品質保証（QA）と機械加工を収容する隣接施設へ。天井高いNDIエリアには、マテック・インストゥルメント（マサチューセッツ州ノースボロ）製大型透過超音波（TTU）試験機が左側に、ウォーター・スクワッター（音波結合用）を完備。「TTU装置の片側が送受信、もう片側が受信専用。これで中〜大型部品（ビジネスジェット・ベリー・フェアリング等）を半シフト（4時間）でスキャン可能。」フラティ氏はこれがイスラエル国内でNDI用として最大のTTUシステムだと主張。「我々が製造するすべての複合材部品をスキャンする。フェアリングは二次構造で飛行クリティカルではないため、統計的検査に移行することもあるが、全数スキャンを好む。」この方針に沿い、サイクロンは複合材向けレベルIII NDT技術者を2名雇用。

ラボを進むと、右手にスキャンマスター・システムズ（イスラエル・ロシュ・ハアイン）製自動超音波試験（UT）マシン。ここでも水槽に部品を浸漬するが、Cスキャンではない。位相配列UTで、Cスキャンより高精度、シンプル形状向けに高速。

QAプロセス中の部品ラックを通り過ぎ、フラティ氏はNDTベイ隣の工具保管エリアを指し示す。「金属・複合材とも、ほとんどの工具を社内設計・製造。一部顧客は自社工具支給を希望。生産性向上のため工具設計変更も行うが、もちろん顧客承認の上で。」

ドアと短い廊下を抜け、CNC作業エリアへ。ブレトン（イタリア・カステッロ・ディ・ゴデゴ）製ツイン5軸CNC加工センターを設置。同社は元々石材加工業で設立。「ブレトン・マシンのコンポーネントは石粉対策で保護されているため、CFRP加工に適している。木工用CNCでは生産ニーズに対する堅牢性が不足していた。」とCNCエンジニアリング・マネージャーのトレバー・ハットソン氏。

建物温度は26℃±1℃に維持。「各マシンのパラメータが仕様外になると停止する。」最大5m長、2.2m幅、Z方向1m移動の部品に対応。体積精度は50ミクロン（0.002インチ）とされる。

機械加工完了後、座標測定機（CMM）ヘッドに切り替え、同一マシンで最終QAとしてCMM実施。結果はマシンのデジタル制御システムを通じて部品に付随報告され、検査時間を短縮。「CMMプローブを校正し、部品寸法を測定。リアルタイムで結果が出るため、問題が複数部品に波及する前に対処可能。再加工も即座に実行でき、時間短縮になる。」とCNCエンジニアのカリン・ハートマン氏。彼女とハットソン氏がサイクロンの2大CNC加工エキスパートとして機能。

アッセンブリとR&D

NDT/CNC棟を出て、会議室棟の脇を通り、隣のアッセンブリ棟へ。多数のアッセンブリ・ステーションで、787セクション41向けフロア・ビーム、フライト・デッキ・ビーム、シアー・ウェブ・ビーム、電子機器（アビオニクス）ベイを生産。これらにノーズ・ホイール・ウェル・ドア（NWWD）を加え、スピリット・エアロシステムズ（米国）へ出荷、同社の787セクション41（前部胴体）生産ラインにドロップ・イン可能な状態で納入されます。

シアー・ウェブ・アッセンブリ・ステーションを詳細に見学。セクション41カーゴ・フロアを支え、機体腹部を横方向に支持。アッセンブリは縦方向ビーム2本とスタンション6本で構成され、逆さまの状態で組み立てられます。シンプルな回転治具で部品を保持し、スタンションの締結を容易にします。

「複合材はすでに穴あけ済みでここに入る。この建物では金属のみ穴あけ。」金属は建物奥でアルマイト処理と塗装。組立指示は各ステーションのコンピューター・モニターに表示、市販システムを使用。「だが指示内容は我々のもの。CATIAモデルと連携するよう改修し、エンジニアリング部門が組立指示を作成。」赤色は過去の変更やミスを示す。「タッチスクリーン・インフラでニア・ペーパーレス環境を実現。ルート・カードが電子的に部品を追跡。」

対ミサイル・システム「C-MUSIC（商用マルチスペクトル赤外線妨害装置）」を紹介。エルビット・システムズISTAR部門開発、サイクロンが構造設計（社内生成許容値使用）を担当。機構と内部構造は金属だが、フェアリング/レドームは複合材。「イスラエル全航空会社への装備が義務付けられている。」自律システムで、機体腹部にプラグ・アンド・プレイ・キットで搭載。携帯式肩撃ち赤外線誘導ミサイルを対抗し、レーザーで迎撃。2013年ボーイング737へ初搭載以降、商用機で数千時間の運用実績。エンブラエル170/190、主要ボーイング機、複数エアバス機でも試験済み。

通り向かいのR&Dラボへ。入り口ホールに3Dプリント・チタン部品など多様な展示。後者は、エルビット・サイクロンR&D責任者リオール・ジルバーマン氏主導のイスラエル・コンソーシアムの成果で、航空機構造物製造への積層造形技術前進が目標。「アッセンブリ能力拡張の可能性にも関心」とフラティ氏。ヘリコプター改修プログラム用部品なども想定（典型的に少量、例：5機「工具投資が割に合わない」）。他に、RTM製マリン・プロペラ、2ピース・ハニカム・アッセンブリをシンプルな一体部品で置き換える顧客共同開発ウィングレットなど展示。

一体成型複合材構造の開発はサイクロンの強みの一つ。ウィングレットは単方向炭素/エポキシ・プレプレグをアウト・オブ・オートクレーブ（OOA）で成形し、軽量化、コスト削減、リードタイム短縮を実現。同メリットを、一体成型ファスナー・フリー制御面にも、ワンショットRTMプロセスで適用。ジルバーマン氏は、埋め込み型エナジーハーベスティング、形状変形機能、構造ヘルス・モニタリング/NDIシステムをロータリー・固定翼に搭載した多機能構造、自己適応型複合材ロータリー・固定翼の開発も主導。

R&Dラボは切断室、加工室、RTM開発室で構成。後者にはラウファー・プレッセン（ドイツ・ホルプ・アム・ネッカール）製360トンプレス、700kW電源システム、最大2×2m部品用金型加熱。ポリマーG（イスラエル・ハルツァ）と共同で、一体成型ファスナー・フリー乗客ドアと制御面技術用レジン注入システムを開発。RTM金型予熱・エポキシ部品後硬化用大型オーブンも完備。

未来の生産への投資

見学終了に際し、フラティ氏は高率生産とアッセンブリには投資が必要だと強調。試験ラボ、NDI能力、機械加工アプローチなど、見学通じてその例を確認。同社はプラテイン（マサチューセッツ州ウォルサム）の「トータル・プロダクション・オプティマイゼーション（TPO）」ソフトウェアを導入し、プレプレグ切断で2桁の材料節約を達成。TPOは従来の逐次切断・ネスティングを、同一材料を使用する複数部品の切断ネストを最適化する自動デジタル・システムに置き換え。製造歩留まり向上、切断時間と機械セットアップ時間短縮にも貢献。

「顧客から高品質部品の納入で信頼されているが、コスト管理と生産率向上の方法を常に模索しなければならない」とフラティ氏。エルビット・サイクロンは新たな機会を探り続け、課題は多いが明るい未来を見据える。「確固たる戦略があり、会社の成長がそれを証明している。だが戦略は常に進化し、市場変化に適応し続ける。」残る印象は、知識と経験に基づく実利的な自信。先進技術の約束を、信頼できる航空宇宙複合材生産へと変換し続ける企業の姿です。