航空機産業を変革するCFRP – CemeCon ダイヤモンドコーティングが変革を起こす

CFRP のフライス加工: CCDia®AeroSpeed® が困難な課題を難なく克服します

CFRP(炭素繊維強化プラスチック)が、航空機に軽量の新局面をもたらしました。 複合材料は軽量で強度が高く、これまで航空機製造に使用されてきたアルミニウムからの代替が進んでいます。 最新の長距離ジェット機では、構造の 50 % 以上で CFRP が使用されています。 こういった高い信頼性が求められる用途のために材料を加工するには、いくつかの大きな課題があります。 CCDia®AeroSpeed® でコーティングした切削加工工具を使用することで、プロセスの信頼性が高まり、寿命も向上します。

フライスが黒色の加工物を通って完成形状になるとき、かすかにブーンという音が聞こえます。 「フライスをCCDia®AeroSpeed® でコーティングすると、音にもはっきり現れるのです。」と CemeCon のプロダクトマネージャー軸物工具担当、マンフレート・ヴァイガント(Manfred Weigand)は自信をもって語ります。 「表面のコーティングはナノ結晶で、非常に平滑なため、加工物がガタつく音を立てたり、また振動するのを効果的に防止します。」 この現象の背景: AeroSpeed® コーティングは非常に平滑なため、無数の炭素繊維を構成するフィラメントが「引っ掛かり」、振動に至ることがありません。 このため、加工品の表面が特に均一になり、しかも層間剥離や繊維が毛羽立つこともありません。

CFRP の構造を簡単に理解するために、非常に単純化して説明します: 炭素繊維のマットを、予定する部材の特性に従って積層、または織って製造します。 その後、エポキシ樹脂を含浸させ、オートクレーブで、蒸し焼きにします。 樹脂に埋め込まれた繊維が圧力と熱によって結合し、予定した形状に硬化します。 こうして必要な場所に繊維が強度を与えるのです。

プロセスの信頼性を向上させる非常に鋭い切れ刃

こうして生まれる構造には多くの利点がありますが、同時に、その加工には大きな課題があります。 例えば穴あけ加工すると、個々の繊維は切断されず捲れるだけで、穿孔内に飛び出します。 どうなるのでしょうか? 航空機の部品はリベットで留めます。 飛び出した繊維もリベット留めされます。 しかしわずか数時間の飛行で、繊維は振動で破断してしまいます。 そうするとリベットの遊びが大きくなり、最悪の場合、破損に至る可能性があります。 CCDia®AeroSpeed ®でコーティングした工具は、切れ刃が非常に鋭く、全ての繊維を確実なプロセスで切断します。 個々の炭素繊維が束からほどける層間剥離を、こうして効果的に防止します。 その理由には、特別な密着技術にあります。これは超硬材料のダイヤモンドコーティングを最大限に固定しながら、ミクロの形状を維持するものです。

CFRP は前述にのようにオートクレーブで蒸し焼きにします。 穴あけ、フライス加工する際、温度は最高で 180 °C までとされています。 CCDia®AeroSpeed® の滑らかな表面は、摩擦、すなわち発熱を減らし、樹脂が溶融して構造が分解するのを防ぎます。 CFRP を切削加工する品質は絶対のものでなければなりません。そしてこれはプレミアム航空機を製造するために最も重要なことです。 CCDia®AeroSpeed® を使用すると、最高のプロセス信頼性、パフォーマンスを達成できます。しかも航空機メーカーの利益にもなるのです: 炭素繊維とエポキシ樹脂を組み合わせは研削性が高いものですが、CCDia®AeroSpeed® のおかげで、未コーティングの工具に比べて10倍以上の寿命で穴あけ加工が可能になります。