軽量化に貢献するCFRP
カーボン/CFRPとは
CFRP(炭素繊維強化プラスチック)の最大の特徴は、「軽くて、強い、腐食しない」ことです。それら特徴を生かして、幅広い分野で先端素材CFRPが活躍しています。今回は、軽量化が一番効果的な『飛ぶもの』から宇宙分野を例に解説します。
品質マネジメントシステム認証取得の必要性
JIS Q 9100とは
ISO 9001をベースに、航空宇宙・防衛産業に特有の要求事項が追加した、製品やサービスを設計・開発または提供する組織の品質マネジメントシステムです。特にJIS Q 9100は、航空、宇宙、防衛分野の組織に対する要求事項を定めたものです。簡単に説明すると、航空宇宙・防衛産業における顧客および規制要求事項を一貫して満たす製品・サービスの提供を行うために、一般的に航空機産業に参入しようとする企業や組織にとっては必須といえる規格なのです。
JIS Q 9100 認証書&付属書_BSKA0105_UCHIDA
宇宙領域での要求事項とは
打上げ時と宇宙空間
宇宙領域で求められる要求としては、大きく打ち上げ時と宇宙空間に大別されます。まず、ロケットによる打上げ時には打上げコストや容積などに影響するため、質量や体積を最小化することが求められます。そして、打上げ時には大きな振動が伴うため、振動に耐えうる強度・構造が求められます。そこで、軽量＋高強度で設計自由度の高い異方性を有したカーボン（CFRP）の登場です。無重力の宇宙空間へ行ってしまうと質量は影響しません。さらに真空状態の宇宙では空気による冷却作用が無いため太陽電池パネルなどでは、太陽に向いている面と背面で温度差が200-300℃もあるため、温度変化の少ない低熱膨張素材であるカーボン（CFRP）が使われているのです。
品質管理
修理できない？
解説してきたように、打上げ時と宇宙空間で求められる要求事項は違いますが、多くのカーボン（CFRP）が使われています。一度宇宙へ飛び立ってしまうと、修正やメンテナンスを行うことはできません。再度作り直し打上げとなると、膨大な費用と時間が必要になってしまいます。また、環境や衛星機器に対しても、取扱いの難しい部品が多い航空宇宙などの分野では、特に高い品質管理が求められます。ものづくりに関わる一連の製造プロセスにおいてトレーサビリティも要求されます。カーボン/CFRPのものづくりは、人の手を介して製作していくプロセスが多いため、作業者の教育も大事なことの一つです。
UCHIDAの特徴
当社では、CFRPを始めとする複合材において、設計・解析からCFRP製造、二次加工・アッセンブリ、塗装、品質保証、試験まで55年の実績・ノウハウを生かし、One-stopで対応可能です。2007年には【航空宇宙部門】においてJIS Q 9100を認証取得し、航空宇宙・防衛領域で実績と信頼を得ています。また、大手企業にはできない柔軟さを生かし、試作開発段階から実績も多くあります。そして環境設備面では、清浄度管理された大型クリーンルームをはじめ、航空宇宙分野特有の品質管理要求に対応可能な体制を整えています。
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UCHIDAについて - 創業55年
当社では、FRP・GFRP・CFRPを用いたCFRP成形加工メーカーとして多くの技術ノウハウを活用し、設計・解析から製造、二次加工・アッセンブリ、塗装、品質保証、試験までワンストップに対応しています。
UCHIDAの設備
UCHIDAではお客様の高度な課題にも対応できるように最先端の設備を導入しております。
DMG森精機 - VS1000/40/2050
X軸：2,050mm（ストローク） ／ Y軸：1,000mm ／ Z軸：600mm ／ テーブル作業面：2,250×1,000mm
芦田製作所 - AUTO CLAVE 2号機
サイズ：Ø1,150×1,000mm ／ 使用温度：常温〜400℃ ／ 設計圧力：2.0Mpa（最高使用圧力） ／ 真空方式：バック吸引方式 ／ 真空口数：5個
芦田製作所 - AUTO CLAVE 3号機
サイズ：Ø3,000×6,000mm ／ 使用温度：常温〜200℃ ／ 分布精度：±2.5℃以内 ／ 昇温速度：4.0℃/分（空炉） ／ 冷却速度：4.0℃/分（空炉） ／ 設計圧力：0.99Mpa（最高使用圧力） ／ 常用圧力：0.7Mpa以内（メーカーから指定がなければ0.3Mpa位） ／ 圧力精度：±0.02Mpa（０〜0.99Mpa/cm²の圧力設定に対して） ／ 昇圧精度：0〜0.03Mpa/min ／ 圧力源：圧縮空気（常用時） ／ 真空方式：バック吸引方式 ／ 真空口数：10個
オーブン
サイズ：W1,000×H1,000×D1,000mm ／ 温度範囲：環境温度+20〜300℃ ／ 昇温能力：環境温度（20〜40℃）〜300℃まで/45分以内 ／ 真空方式：バック吸引方式 ／ 真空口数：10個
エスペック - 恒温恒湿槽
インストロン - 万能試験機5958
オーブン
サイズ：W7,000×H3,000×D2,000mm ／ 温度範囲：環境温度+20〜300℃（MAX） ／ 昇温能力：環境温度（20〜40℃）〜300℃まで/60分以内 ／ 真空方式：バック吸引方式 ／ 真空口数：10個
NEO
X軸：4,000mm（ストローク） ／ Y軸：2,000mm ／ Z軸：1,200mm ／ C軸：0度〜±270度 ／ B軸：0度〜±110度 ／ テーブル作業面：4,000×2,000mm
【開発】
3Dプリンター | Markforged
塗装ブース
各種塗装・クリア仕上げ等は、専用の塗装ブースで行っています。
接着・仕上げ・コーティングルーム
型や成形物の表面処理・トリミング・穴明け・接着等の仕上げ工程は専用ブースで行っています。
東芝 - マトリックスアイEX （超音波探傷器）
Matrix-Arrey：32
AMETEK CREAFORM MetraSCAN750 Elite（3Dスキャン）
• 検査室 オリンパス - 倒立顕微鏡
オーブン
サイズ：W450×H450×D450mm ／ 温度範囲：環境温度+50〜650℃ ／ 昇温能力：環境温度+50〜650℃/120分以内
カッティングプロッター
テーブル作業面：W1,500×L3,500mm
島精機製作所 - カッティングプロッター
KUKA - ロボット
Krauss Maffei - エポキシ樹脂注入機
Resin 60ℓ ／ Hardener 25ℓ
Krauss Maffei - 630t プレス機
W1,200×L1,500×H1,700mm ／ Power Unit：Vacuum valve×2 ／ Air valve×5 ／ Hydraulic valve×5
DMG森精機 - NV5000B/40
X軸：1,020mm（ストローク） ／ Y軸：510mm ／ Z軸：510mm ／ テーブル作業面：1,320×600mm
大型クリーンルーム
JIS B 9920 清浄度クラスの上限濃度（個/立方メートル） ／ クラス5：100,000m³ ／ 室容量：256m²（16,000×16,000mm） 760m²（16,000×16,000×3,000mm） ／ 室内温湿度条件：温度 23℃±3℃ 湿度 65%以下 ／ 外気条件：夏期 温度35℃ 湿度 70%以下 ／ 冬期 温度-5℃ 湿度 40%以下
CAD / CAM
CATIA V5：2台 ／ THINK DESIGN：1台 ／ MASTER CAM：4台 ／ その他 3D/CAD：3台 ／ その他 2D/CAD：5台
Markforged - 3Dプリンター
