SAMPE 2018基調講演：コンポジット材料の未来を展望
SAMPE 2018の一般セッションでは、会議で発表されたトップ3論文の表彰と、Solvay Composite Materials社長Carmelo Lo Faro氏（米国ジョージア州アルファレッタ）による基調講演が行われました。
トップ3論文
- 1位：「ポリマーフィルムのデウェッティングによる高スルー厚透過性を持つオートクレーブフリープレプレグの製造」（Sarah G. K. Schechter、Timotei Centea、Steven R. Nutt氏）
- 2位：「不連続長繊維カーボン/ポリエーテルエーテルケトンの薄板圧縮成形における反り」（Caroline Collins、Pascal Hubert氏）
- 3位：「常圧での化学処理によるアミン/エポキシコンポジットのリサイクル」（Yijia Ma、Travis J. Williams、Steven R. Nutt氏）
材料進化の歴史とコンポジットの3つの時代
Lo Faro氏は基調講演で、紀元前8700年の銅、紀元前2500年のわら/泥レンガ、1851年の鋼鉄、1889年のアルミニウム、1950年のチタン、1950～60年代のコンポジット進化、そして1970～2010年の航空宇宙技術の成長（民間・防衛分野のブレークスルー）まで、材料進化の歴史を概観しました。
この文脈で、同氏はコンポジットの3つの「時代」について語りました：軽量化時代（1970～1995年）、製造時代（1995年～現在）、そして次の時代である「産業化とシミュレーションの時代」です。
製造プロセスの自動化が、民間航空機構造におけるコンポジット構築の重要なイネーブラーになったと指摘。今日のインフュージョン技術は、手頃な価格と実用的な製造レートを実現するとし、Bombardier（カナダ・ケベック州モントリオール）のCシリーズ主翼（高ポットライフ樹脂とノンクリンプファブリック使用）、CFM LEAPエンジンファンブレード（タフンド樹脂と3D織プリフォーム使用）、Irkut（ロシア・モスクワ）のMS-21主翼（自動ファイバープレイスドライテープをタフンド樹脂でインフュージョン）を例に挙げました。「アルミニウムとチタンが最初の30年で達成したこと以上を、コンポジットは最初の30年で達成したと私は信じています」と同氏は論じました。
勝利宣言は時期尚早──さらなる価値創出が必要
「勝利を宣言できるか？」とLo Faro氏は問いかけ、簡潔に「ノー」と答えました。さらに成長するには、コンポジットがより多くの価値を提供しなければならないと述べました。今後の課題と機会として、プレス成形、大型構造用熱可塑性コンポジット、付加製造、接合、シミュレーション、複雑性管理、そしてもちろんコストを挙げました。
Lo Faro氏は「ハイプサイクル」への警鐘も鳴らしました。関心が誇大な熱狂（ハイプ）となり、その後「幻滅の時期」を経て現実的な位置づけに落ち着くというサイクルです。未来は、産業規模と経済性、航空宇宙と自動車プラクティスの融合、エンドプロダクトよりも生産システムの重要性増大によって駆動されると述べました。
熱可塑性コンポジットと付加製造
熱可塑性コンポジットについて、PEEK、PEKK、PAEK、連続圧縮成形に言及。「熱可塑性コンポジットは新しいものではない」と聴衆に思い出させ、過去15年間で開発されたコスト効率の良い自動車的製造プロセス（圧縮成形、連続圧縮成形、スタンプ成形）の成熟により、21世紀の成長が可能になるとの見解を示しました。航空宇宙サプライチェーンが大型熱可塑性コンポジット構造を開発・製造するには、急速加熱・冷却が可能なオートクレーブフリー成形/形成システムを成熟させる必要があります。
付加製造（AM）にも触れ、初期段階では工具・治具製造を支援し、将来的にはオンデマンド工具製造やコンポジットの維持補修運用（MRO）改善に貢献するとの見通しを示しました。機械学習との融合機会もあるものの、機械メーカーと材料メーカーのさらなる協業が必要と述べました。
コンポジット業界に必要な3つのシミュレーション・モデリング
- 分子モデリング──実験を支援し、市場投入までの期間を短縮
- 人工知能──材料設計と発見への応用
- 解析による認証──同氏が「ホーリーグレイル」と呼ぶもの
これらの技術は、材料開発のあり方を変え、改善された特性のための最適化された分子設計を通じて開発期間を短縮する可能性を秘めています。マルチスケールモデリングによるコンポジット革新と採用の加速、破壊予測の未来は「今」だと同氏は強調しました。
Lo Faro氏は楽観的に締めくくりました。「今後40年を見据えると、コンポジットは金属の能力を超える材料になると私は信じています。」
樹脂