平 成 １ ９ 年 度 熱可塑性樹脂複合材料の機械工業 ... - 素形材センター

3.2 製品化技術
炭素繊維複合材は自動化と連続成形により成形コストを低くすることができる。実際に
製品として部品を作る場合には、3.1項で述べた成形技術に加え、自動化によるコスト
ダウンや成形後の加工処理、検査技術等の製品化技術も重要である。以下にこれらについ
て述べる。
3.2.1 自動化技術
自動化は、成形速度を大きくすると共に、成形の精度を改善し、人為的ミス、作業費、
材料のスクラップを減らすことができる。自動化技術としては、フィラメントワインディ
ング、ATL(Automated Tape Laying)、および AFP(Automated Fiber Placement)があげられ
る。
フィラメントワインディングはツールを回転させながら表面を連続繊維で覆っていく方
法である。
ATL は幅の広いプリプレグテープを比較的フラットな表面上にコンパクションローラー
を使って積層していく方法である。
AFP は複雑な形状の表面に、任意の方向と位置に正確に幅の細い多数のプリプレグテー
プをコンパクションローラーを使って積層する方法であり、より複雑な形状の積層が可能
である。
熱可塑性樹脂複合材料では、図 3.2.1-1 に示すように、積層と同時に加熱することにより
プリプレグを接合し(ダイレクトコンソリデーション)、オートクレーブでのコンソリデー
ションを省略することができる可能性がある。
AFP を用いた実機適用部品としては、ADC 社が製造した Dasault のスキンパネル、Bell
Helicopter の垂直安定板やフロアパネル等が挙げられる 1) 2) 。
また、FiberForege 社は Tailored Blank TM と呼ばれるシステムを開発している 3) 。例えば図
3.2.1-2 のように UD テープを最小限必要な形状に自動積層した後、プレスして複雑な形状
に成形できるので、廃棄される材料を減らすことが可能である。航空機関連では、座席へ
の適用が検討されている。
図 3.2.1-1 AFP による積層と固化の模式図および装置外観 2)
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