産業革命から複合材の技術革新まで

産業革命以降、自動車、航空宇宙、建設をはじめとする様々な産業において起こった技術革新は、アルミニウム、スチール、鉄などの材料の開発によるものとされてきました。今日、人口増加と産業発展により、高性能で環境保護上安全な軽量材料に対する需要はさらに増大しています。これらの要件を満たし、新たな製品デザインをサポートするのが複合材です。
複合材は性質の異なる2つ以上の相からなり、これらの相はそれぞれの物理的および化学的特性に基づいて互いに結合されており、これらの性質により母材の種類に分類されます。複合材は、軽量性、高強度重量比、耐化学薬品性、耐腐食性、耐熱性なども含め、単一素材のみでは達成することができない多数の特性を持っております。材料を無限に組み合わせられるということは、最終的な性能特性を高度に制御することができることになります。究極の材料設計に対するこの自由度により、無数の業界で多様な用途に対する機会が広がります。

 

 

複合材設計の再考

環境保護上安全で高性能の材料に関するエンドユーザーからの要求に応えて、原料製造者、半完成/完成素材、部品、建設業者、OEM/MROなど、複合材バリューチェーンの全員は、複合材を利用して新たな素材を作成するに際して革新をもたらする方法を再考しています。この急変は、以下のような世界的変化によるものです:

  • 自動車、航空宇宙、風力エネルギーの用途で求められる頑丈で軽量な素材に対するニーズの増大
  • ノートパソコンや携帯電話のような家電製品に対する需要の増加
  • 繊維強化複合材加工、セラミックマトリックス複合材(CMC)、織り繊維複合材に関する3D印刷技術の進歩。

この変化に伴い、複合材は、その最終用途に応じて高度に特化しなければならないので、バリューチェーンのあらゆる工程で高度な検査が必要になり、新たな課題が生まれています。安全性と性能は妥協を許さないため、高品質の検査が必要になります。

Waters/TA Instrumentsのソリューションは、複合材バリューチェーン全体を通じて、製品の安全性と性能を犠牲にすることなく、研究科学者やエンジニアが材料の特性を効率的に評価・検査できるようにします。安全性を重視して性能の革新を行うなかで、最先端の技術は、複合材の粘度、硬化時間、クリープ、耐久性/疲労、圧縮、引張または曲げ強度などの物理的、熱的、機械的特性や、その他多くの特性の研究を支援します。

 

 

複合材バリューチェーン

複合材開発プロセスの各段階で必要になる分析ソリューションの詳細をご覧ください。

原料はそれぞれ特性が異なり、エンドユーザーの用途を重視して処理されるため、製造者は、材料の特性を正確に評価し、それぞれの特性がどのように最終製品の性能に影響を及ぼすかを把握する必要があります。半完成/完成素材のカスタマー、そして最終的に相手先商標製品製造業者(OEM)の需要に対応するため、原料製造者は、出発原料の個別の特性を数量化することはもちろん、最終混合物の特性も評価する必要があります。一般的な複合材用原料は樹脂(熱可塑性および熱硬化性)と繊維です。

研究、製品開発、基本的なQA/QC検査を支援するWaters/TA Instrumentsのソリューション詳細をご覧ください。

示差走査熱量測定

  • ゲル化時間
  • ガラス転移温度(Tg)

 


熱機械分析

  • 熱膨張係数(CTE)
  • ガラス転移温度(Tg)

レオメトリ―

  • ゲル化時間
  • 粘度

動的機械分析

  • クリープ
  • ガラス転移温度(Tg)

熱重量分析

  • ガラス繊維含有量

膨張率測定

  • ガラス転移温度(Tg)
  • 熱膨張係数(CTE)

負荷フレームシステム

  • 引張
  • 圧縮
  • 衝撃後圧縮(CAI)
  • 屈曲
  • ねじり
  • せん断
  • 衝撃
  • 疲労

 

部品メーカーとOEM両方の仕様要件に合わせて半完成/完成素材を設計する場合、材料の品質を検証するための検査を実施する必要があります。材料の処理が特性や性能に及ぼす影響を把握することは、優れた製品の処理に際して非常に重要です。

プリプレグなどの半完成製品または他の製造プロセス(例えば、圧縮成形)を介して最終製品を製造する場合も、適切な分析ソリューションを使用して、性能に及ぼされる材料特性の影響を把握することが、エンドユーザーの仕様を満たす高価値製品を製造するために非常に重要です。

高性能素材につながり、処理過程に重要である材料特性の精密な調整に役立つWaters/TA Instrumentsのソリューション詳細をご覧ください。

 

 

示差走査熱量測定

  • 硬化時間
  • ガラス転移温度(Tg)

 


熱機械分析

  • 熱膨張係数(CTE)
  • ガラス転移温度(Tg)

動的機械分析

  • クリープ
  • ガラス転移温度(Tg)

膨張率測定

  • ガラス転移温度(Tg)
  • 熱膨張係数(CTE)

負荷フレームシステム

  • 引張
  • 圧縮
  • 衝撃後圧縮(CAI)
  • 屈曲
  • ねじり
  • せん断
  • 衝撃
  • 疲労

 

レオメトリ―

  • 粘度
  • 硬化時間
  • 線形・ねじりDMA

半完成/完成製造過程を介して製造された材料は、エンドユーザーの用途を重視して建築会社の部品の開発と製造に使用されます。この段階では、エンドユーザーの用途が具体的に定義されているため、仕様を満たすようにプロトタイプを作成、製造、検査することが重要です。不良品が発生すると、特に自動車および航空業界では、製品の安全性を損なう恐れがあります。

Waters/TA Instrumentsのソリューションは、製品性能に極めて重大な機械的特性の研究を支援し、最終用途製品のアプリケーション障害を防止します。

 

 

高荷重DMA

  • 衝撃
  • 疲労

膨張率測定

  • 熱膨張係数(CTE)

負荷フレームシステム

  • 引張
  • 圧縮
  • 衝撃後圧縮(CAI)
  • 屈曲
  • ねじり
  • せん断
  • 衝撃
  • 疲労

 

動的機械分析

  • クリープ

 

熱機械分析

  • 熱膨張係数(CTE)
原料

原料はそれぞれ特性が異なり、エンドユーザーの用途を重視して処理されるため、製造者は、材料の特性を正確に評価し、それぞれの特性がどのように最終製品の性能に影響を及ぼすかを把握する必要があります。半完成/完成素材のカスタマー、そして最終的に相手先商標製品製造業者(OEM)の需要に対応するため、原料製造者は、出発原料の個別の特性を数量化することはもちろん、最終混合物の特性も評価する必要があります。一般的な複合材用原料は樹脂(熱可塑性および熱硬化性)と繊維です。

研究、製品開発、基本的なQA/QC検査を支援するWaters/TA Instrumentsのソリューション詳細をご覧ください。

示差走査熱量測定

  • ゲル化時間
  • ガラス転移温度(Tg)

 


熱機械分析

  • 熱膨張係数(CTE)
  • ガラス転移温度(Tg)

レオメトリ―

  • ゲル化時間
  • 粘度

動的機械分析

  • クリープ
  • ガラス転移温度(Tg)

熱重量分析

  • ガラス繊維含有量

膨張率測定

  • ガラス転移温度(Tg)
  • 熱膨張係数(CTE)

負荷フレームシステム

  • 引張
  • 圧縮
  • 衝撃後圧縮(CAI)
  • 屈曲
  • ねじり
  • せん断
  • 衝撃
  • 疲労

 

半完成/完成素材

部品メーカーとOEM両方の仕様要件に合わせて半完成/完成素材を設計する場合、材料の品質を検証するための検査を実施する必要があります。材料の処理が特性や性能に及ぼす影響を把握することは、優れた製品の処理に際して非常に重要です。

プリプレグなどの半完成製品または他の製造プロセス(例えば、圧縮成形)を介して最終製品を製造する場合も、適切な分析ソリューションを使用して、性能に及ぼされる材料特性の影響を把握することが、エンドユーザーの仕様を満たす高価値製品を製造するために非常に重要です。

高性能素材につながり、処理過程に重要である材料特性の精密な調整に役立つWaters/TA Instrumentsのソリューション詳細をご覧ください。

 

 

示差走査熱量測定

  • 硬化時間
  • ガラス転移温度(Tg)

 


熱機械分析

  • 熱膨張係数(CTE)
  • ガラス転移温度(Tg)

動的機械分析

  • クリープ
  • ガラス転移温度(Tg)

膨張率測定

  • ガラス転移温度(Tg)
  • 熱膨張係数(CTE)

負荷フレームシステム

  • 引張
  • 圧縮
  • 衝撃後圧縮(CAI)
  • 屈曲
  • ねじり
  • せん断
  • 衝撃
  • 疲労

 

レオメトリ―

  • 粘度
  • 硬化時間
  • 線形・ねじりDMA
部品

半完成/完成製造過程を介して製造された材料は、エンドユーザーの用途を重視して建築会社の部品の開発と製造に使用されます。この段階では、エンドユーザーの用途が具体的に定義されているため、仕様を満たすようにプロトタイプを作成、製造、検査することが重要です。不良品が発生すると、特に自動車および航空業界では、製品の安全性を損なう恐れがあります。

Waters/TA Instrumentsのソリューションは、製品性能に極めて重大な機械的特性の研究を支援し、最終用途製品のアプリケーション障害を防止します。

 

 

高荷重DMA

  • 衝撃
  • 疲労

膨張率測定

  • 熱膨張係数(CTE)

負荷フレームシステム

  • 引張
  • 圧縮
  • 衝撃後圧縮(CAI)
  • 屈曲
  • ねじり
  • せん断
  • 衝撃
  • 疲労

 

動的機械分析

  • クリープ

 

熱機械分析

  • 熱膨張係数(CTE)

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