高品質成形と低空孔率

オートクレーブプロセスでは、高圧（通常0.5～1.0MPa）と高温（120～200℃）を利用して繊維への樹脂含浸を徹底させ、空隙率を1～2%以下に低減する（RTMの3～5%より優れている）。これにより機械的特性が著しく向上し、2.5GPa以上の引張強度と200GPaまでの弾性率を達成する。

複雑な形状への適応性

真空バッグと金型を使用するオートクレーブ・プロセスは、複雑な曲面や入り組んだ部品（航空宇宙部品など）の精密成形を可能にし、寸法精度±0.1mm、表面粗さRa<1.6μmという高精度の要求を満たす。

一貫性と再現性

プロセスパラメーター（圧力、温度、硬化時間）を正確に制御できるため、機械的特性のばらつきが通常5%未満で、バッチ間の高い一貫性が保証されます。ハンドレイアップ（性能変動が10～15%）と比較すると、オートクレーブは大規模生産に適している。

優れた界面接着  

高圧環境は繊維と樹脂の界面結合を強化し、60～80MPaの界面せん断強度を達成し、常圧法（例えば40～50MPaの真空インフュージョン）よりも大幅に高く、層間せん断性能を向上させる。

汎用性

様々なプリプレグシステム（エポキシ、ビスマレイミドなど）と互換性があり、航空宇宙（ボーイング787胴体、50%炭素繊維など）や自動車用途（BMW i3シャーシなど）で広く使用されている高性能構造部品の製造を可能にする。

限界：高い設備コスト（数百万ドル）、高いエネルギー消費（1サイクルあたり50～100kWh）、長いサイクル時間（2～6時間）。しかし、その総合的な利点は、高性能の用途では大きい。

カスタマイズされたトナーファイバー成形ケース

1.1 プロセス原理

炭素繊維プリプレグは、必要な積層順序に従って金型に積層され、真空バッグに密封され、オートクレーブに入れられる。真空条件下で、オートクレーブは加熱、加圧、保持、冷却、減圧などのプロセスを経る。オートクレーブ内に均一な温度と均等な圧力を同時に与えることで硬化が達成され、高品質の表面および内部構造、複雑な形状、大面積の炭素繊維複合材部品の形成が可能になる。

1.2 プロセス開発

オートクレーブプロセスは、1940年代に第二世代複合材料の製造のために開発され、1960年代に広く使用されるようになった。以来、航空宇宙、複合材料、エレクトロニクス、軍事、輸送、スポーツ用品、新エネルギーなどのハイテク分野で幅広く応用されている。特に表皮型部品の製造において重要な役割を果たし、成熟したプロセスとなっている。オートクレーブプロセスを使用して製造された複合材製品は、複合材生産全体の50%以上、航空宇宙分野では80%以上を占めている。現在、オートクレーブプロセスは、炭素繊維複合材部品を成形する主要な方法の一つとして、多くの企業で広く採用されている。 炭素繊維複合部品メーカー.

1.3 プロセス機器

1.3.1 オートクレーブ

オートクレーブは、ポリマー系複合材料の成形特性のために設計された特殊なプロセス装置である。オートクレーブは、連続繊維強化熱硬化性複合材料を製造するための主要な方法であり、高度な複合材料構造、ハニカムサンドイッチ構造、接合金属または複合材料構造に適しています。温度と圧力の制御精度が高く、安全で信頼性の高い構造で、システムの安定性が高く、エネルギー消費が少なく、運転とメンテナンスが容易であるなどの利点がある。オートクレーブは、様々な分野、プロセス、仕様のニーズに合わせてモジュール化、連続化が可能です。

1.3.2 機器コンポーネント

炭素繊維複合材料の硬化用に設計されたシステムとして、このオートクレーブは、温度、圧力、真空度、冷却、循環などのプロセスパラメーターを逐次リアルタイムでオンライン制御できる。装置は以下のコンポーネントで構成されている：

1.全体構造:タンク本体、タンクドア機構、高温モーター、エアダクト断熱層から構成され、耐高温高圧タンクを形成する。

2.安全インターロック装置:自動圧力インターロック、手動インターロック、超高圧アラームシステムを装備。

3.クイックオープンドア装置:手動・電動デュアルモードクイックオープンドア設計を採用し、停電時でもタンクドアを正常に開閉可能。

4.シーリング装置:タンクドアはシリコン製インフレータブルシールを採用し、高圧に耐えることができる。

5.圧力システム:コンプレッサー、空気貯蔵タンク、圧力制御弁、パイプライン、圧力伝送器、圧力計で構成され、圧力伝送と制御システムを形成する。内圧は1.5-2.5MPaに達することができ、誤差は0.05MPa以下であり、安全防爆装置を備えている。

6.暖房システム:ステンレス鋼の電気加熱管、高温ファン、空気ダクトプレート、断熱層、温度制御システムで構成され、加熱パワーはチャンバーの最高温度と加熱速度の要求を満たす。

7.温度循環システム:循環ファン、エアガイドプレート、フローガイドカバーで熱伝導と循環を促進し、均一な温度場を形成。

8.真空システム:真空ポンプ、パイプライン、真空計、真空バルブで構成され、カプセル化された複合プリフォームに真空条件を提供し、成形プロセスの要件を満たすために複数の真空パイプコネクターを備えています。

9.自動制御システム:PLC制御システムを活用し、プロセス全体の圧力、温度、冷却などのプロセスパラメーターの高精度制御とリアルタイム記録を実現。

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