1.炭素繊維真空成形プロセスの詳細
コアコンセプト真空負圧を単独または第一のプレス力として利用する複合材料成形プロセス
金型に積層した炭素繊維強化材(ドライクロス+樹脂、またはプリプレグ)を真空バッグで密封する。
真空にすることで、大気圧(約0.1MPa)を利用し、大気圧以下(通常-0.08MPa以上)の環境を作り出す。
樹脂を流動させ、繊維に浸透させ、硬化させるために加熱(オーブン、ブランケット、または常温)を組み合わせながら、均一に圧縮して層を形成する。
2.真空成形プロセスの特徴
設備投資(真空ポンプ、オーブン)は、ホットプレス缶よりはるかに低い。
金型(多くの場合、木型、複合金型)のコストは、ホットプレス缶に使用される高圧高精度金型よりも大幅に低い。
単一圧力源:成形圧力として大気圧(約0.1MPa)のみに依存。
比較的均一な圧力:大気圧が全方向から真空バッグに作用し、より均一な圧縮効果が得られる(接触成形よりも優れている)
優れた排気能力:連続真空により、空気、水分、揮発性物質を効果的に除去し、気孔率を低減(ホットプレス缶ほど効果的ではない)

3.炭素繊維真空成形プロセス
材料準備 - レイアップ - シール - 脱型と後処理
4.炭素繊維真空成形法の利点と欠点
利点
真空ポンプとオーブン(またはホットブランケット)でほとんどのニーズを満たすことができる。
複雑な形状への優れた適応性:曲面、溝、大型構造物への極めて高い適応性
良好な表面品質(金型表面):型の表面は滑らかさの高度を達成できる
ポロシティの効果的な低減:連続真空排気、オープンモールドの接触成形よりも大幅に優れています。
操作と習得が比較的容易:技術的な敷居がホットプレスタンクより低い。

デメリット
機械的特性が制限される:最大圧縮圧力がわずか0.1MPaであるため、繊維体積含有率が低く(50~55%)、空隙率が高く(1~3%+)、機械的特性(特に層間強度および圧縮強度)がホットプレス製品と比較して著しく低い。
樹脂フローコントロールの課題(湿式法):不均一な浸透(樹脂の貧弱さ/豊富さ)、樹脂フロー、その他性能や外観の一貫性に影響する問題が発生しやすい。
硬化温度と時間の制限:オーブンのサイズ、出力、樹脂システムによって制限される。
真空バッグシステムの信頼性:常にシール不良のリスクがあり、バッチスクラップの原因となる。
生産効率が比較的低い:レイヤー敷設(特にウェット法)、包装時間、硬化時間が長くなる可能性がある。
両面品質の違い:真空袋の表面(ノンスティック表面)は通常粗く、追加の加工が必要です。
揮発性物質処理(湿式法):一部の樹脂(ポリエステル/ビニルエステルなど)は、硬化時に刺激臭や少量のVOCを発生することがある。

5.炭素繊維真空成形プロセスの応用分野と今後の発展動向
応用分野
自動車:ボディカバー(ボンネット、スポイラー)、内装部品、非荷重構造部品、試作車部品
船舶と海洋:船体、甲板部品、ハッチカバー、ディフレクター、カヤック、パドル
風力発電:小型・中型風力タービンブレード、ナセルカバー、フェアリング
スポーツ・レジャー:自転車フレーム(エントリーレベル/中級)、ヘルメット、サーフボード、スノーボード、釣り竿、手漕ぎボート(一部非主要耐荷重部品)
産業機器:機械保護カバー、パネル、ブラケット、パイプライン、タンクライナー、固定具、治具
建築とアート建築装飾パネル、彫刻、模型、展示品
コンシューマー・エレクトロニクス:ドローン本体(コンシューマー・グレード)、オーディオ・エンクロージャー、ハイエンド電子機器エンクロージャー
航空宇宙(二次耐荷重部品/内装):フェアリング、内装パネル、ダクト、二次ブラケット
今後の開発動向
プリプレグの最適化特に真空バッグプロセス用に最適化された、高性能、低粘度、高流動性のプリプレグ(VO Vacuum Only)を開発する。
効率化と自動化
自動敷設アプリケーション:真空成形における自動切断機と簡易敷設装置のアプリケーションを探求し、特に平面または単一曲率の部品に適している。
速硬化樹脂システム:硬化サイクルの短縮と生産効率の向上
モジュール式/一体型装置:コンパクトで操作しやすい真空加熱統合システムの開発
湿式工法に代わる乾式ファイバーインフュージョン:浸透の均一性を向上させ、VOCの排出を削減する(厳密に言えば、これはRTMの変形であるが、真空と組み合わされることが多い)。
用途の拡大:小ロットのカスタマイズや大規模な非主要耐荷重構造の分野で、従来の材料やより高価なプロセスを継続的に置き換える。

概要
その核心は、大気圧(約0.1MPa)を使用して、真空負圧システムを通して層を均一に圧縮・積層し、加熱(オーブン/ホットブランケット/室温)と組み合わせて樹脂硬化と繊維浸潤を完了させることにあります。

