日本Toray成功實證了一項高速接合技術,可將由碳纖維複合材料(CFRP)構成之航空機模擬結構體接合時間縮短至傳統方法的3分之1以下。此項技術適用於熱硬化性CFRP與熱塑性CFRTP之零組件接合,不僅實現了超越既有黏著劑接合的接合強度,相較於一般的黏著劑接合與螺栓扣件(Bolt Fastener)接合,也大幅縮短了接合作業時間。透過高速接合技術,將可減少螺栓等機械緊固件的使用,進而降低結構重量,有助於機體輕量化。
在航空等應用領域中,CFRP透過優異的材料性能與長期使用實績,已廣泛應用於結構件用途,而適合高產能製造且具有高設計自由度之CFRTP的應用亦持續擴大。若依據用途適當組合CFRP與CFRTP,可望能開發出同時兼顧結構性能與生產效率的機體。然而,過去在2種材料的接合上,無論是黏著劑接合或螺栓接合,皆仍有接合可靠性不足以及製程繁複等課題。
Toray於2023年已進行僅由可熱熔接之熱硬化性CFRP零件所構成、尺寸為500 mm × 500 mm的結構體組裝示範。本次則進一步採用更切合實用場景的材料組合,成功完成一座尺寸達900 mm × 600 mm的結構體,其結構由熱塑性CFRTP、射出成形零件以及熱硬化性CFRP零組件共同構成。
目前Toray也計畫推動以無人機(Drone)或空中移動載具/飛行車等城市空中運輸(Urban Air Mobility; UAM))為目標的先行實用化研究。Toray指出,若此項技術成功導入航空機用途,屆時將同時供應新開發材料與既有材料,整體專案規模甚至可能超越波音787機型所對應的材料供應計畫。
今後,Toray將加速與航空機相關製造商的合作,推動高速接合技術的實用化,並計畫於2026年度內建立樣品供應體系,同時評估與日本國內重工業廠商的合作,目標在2035年以後導入實際航空器機型。