航空機製造における材料変化 ― プラズマによる高効率な前処理

航空機製造分野では、使用される材料が大きく変化しています。これまで、機体外板やストリンガ (縦通材) にはアルミニウム合金がほぼ標準的に用いられてきましたが、現在では、これらの部材は主に炭素繊維強化プラスチック (CFRP) で製造されています。

プラズマコーティング技術の活用により、製品寿命の延長や安全性の向上に加え、大幅なコスト削減が可能になります。

航空機製造におけるプラズマ表面前処理の特長と利点

プラズマ前処理によるCFRP部品の安定性向上
Openair-Plasma^®(オープンエアープラズマ) による、接着・塗装などの後工程における高品質かつ信頼性の高い処理
Openair-Plasma^®が実現する、大型部品に対応した選択的・ロボット誘導型インラインプラズマ前処理

この材料が航空機の工業用途に初めて採用されたのは2007年で、Boeing社がB787ドリームライナーに使用したのが始まりです。その後も改良が進み、現在では、例えばAirbus社のA350XWBでは、機体構成材料の40％以上をCFRPが占めています。

プラズマポリマーコーティングによる長期安定した防食処理 ― 有毒な六価クロム (Cr6) プライマーを使用せず、環境に配慮

航空機製造では従来、最適な耐腐食性を確保するため、六価クロム (Cr6) を含有するプライマーが使用されてきました。これらは、最長30年の長期使用を想定した防食手法として用いられてきました。

PlasmaPlus^®(プラズマプラス) は、有毒性の高い六価クロム (Cr6) プライマーに代わる、プラズマ重合による化学的なプラズマコーティングです。乾式プロセスで、対象部位に選択的な処理が可能な点を特長としています。プラズマエネルギーと、超微細で均一な成膜が可能なプラズマコーティングを組み合わせることで、表面エネルギーが向上します。これにより、塗装に最適な表面状態を形成するとともに、接合部において長期安定性に優れた密着特性を発揮します。

Auroraプラズマ技術で塗装または接合前に炭素繊維複合部品を洗浄

Auroraプラズマ技術の活用例として、タービン金属ハブと構造接合する前に行う炭素繊維タービンブレードの前処理が挙げられます。この前処理によってこれらの材料を組み合わせられることにより、軽量かつ静かなタービンエンジンの製造が可能になります。

低圧プラズマ技術Auroraを活用したプロセスの明確な利点は、プラズマが隙間や溝に浸透し、複雑な形状であっても全面を処理できることです。すべての処理ステップを、順序・強度・配合の面で具体的に定義でき、処理サイクル中、イオン化可能な機能性ガスと液体が低圧チャンバー内で処理されるシンプルかつ再現性が高い方法です。

クリーンで簡単に離型できる、プラズマポリマー離型コーティング

プラズマポリマー分離層の応用はこの分野でも明らかな選択肢の一つです。

部品のサイズと形状の複雑さに応じて、層にPlasmaPlus^® プロセス（大気圧）またはAuroraプラズマプロセス（低圧チャンバープロセス）が用いられます。

ハイテク複合材の離型技術の飛躍的進歩：Openair-Plasma^®とPlasmaPlus^®による離型剤のカット

現在の長距離航空機は、複合材と呼ばれる強化プラスチックを原料とする、全く新しい材料組み合わせて製造が行われています。この観点でいうと、特に炭素繊維（CFRP）とガラス繊維（GFRP）の繊維強化プラスチックが、実質的に金属構造よりも安定しています。

主に面積の大きい部品は、オートクレーブ内でいわゆる「プリプレグ」の層構造として製造されますが、簡単に離型できるよう、金型自体への接着に対処が必要になります。このようなケースには、Frekote^®などの溶剤系離型剤がよく用いられますが、離型後には、部品表面に離型剤が残留するため、さらなる加工とが難しくなります。残留した離型剤を複雑な手作業で除去しなければならないという短所があります。