三井化学とアークが開発、TAFNEX製ローターブレードで実現する高推力・静音性・安全性

総合化学メーカーの三井化学と、その子会社でありエンジニアリング企業のアークは、2025年に発売を予定しているドローン用ローターブレードを出展していた。三井化学の炭素繊維複合素材を使ったローターブレードは、低回転での推力や静音性が高いことに加えて、衝突時の安全性が高いという一般的なCFRP（炭素繊維強化プラスチック）製ローターブレードにはない特徴を持っている。

アークと三井化学が共同で出展したブース。

CFRTP素材による高推力、静音性、安全性の向上

三井化学は炭素繊維とポリプロピレン（PP）を複合化したCFRTP（炭素繊維強化熱可塑性樹脂）の一方向性テープ（UDテープ）を「TAFNEX」として商品化している。アークではこのUDテープを成形した独自のドローン用ローターブレードを開発し、2023年のJapan DroneのTKKワークスのブースで、開発中の製品を出展していた。

今年のJapan Droneでは三井化学とアークが共同でブースを出展し、24～30インチの4種類のローターブレードを展示。一見すると一般的なカーボン製ブレードだが、両社のブレードは三井化学のTAFNEXで作られている。

炭素繊維にポリプロピレンを含浸させて形成したUDテープ。これを積層してブレードを成形する。

一般的なカーボン、CFRP（炭素繊維強化樹脂）製ブレードは、炭素繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたシートを積層し、圧力容器の中で加熱することで成形される。このブレードが高回転で障害物に衝突すると、割れて破片が飛散して周囲に危険を及ぼす可能性がある。

一方、CFRTPを使ったTAFNEXのローターブレードは、柔軟性の高いポリプロピレンを使っており、割れるように壊れることがないため、破片が飛散しにくく安全性が高いという。また、熱可塑性樹脂であるため、廃棄されたブレードに熱を加えることで、炭素繊維と樹脂に分離することができ、リサイクル性にも優れているというメリットがある。

三井化学のCFRTP製UDシート「TAFNEX」を使ったローターブレード。展示されている24～30インチの4種類のほか、28.2インチについては2種類のピッチを用意している。

アークのTAFNEXを使ったローターブレードは、ブレードの芯材にも発泡ポリプロピレンを採用しているため、芯材と表面のCFRTP素材との一体性が高められ、結果として強度が高く軽いローターブレードが実現できているという。

さらにアークでは自社が持つ解析技術を用いて独自のローター形状を開発。低回転での高い推力や、後退角を持った翼形状による静音性といった特性を実現している。同社ではこのローターブレードを2025年に製品として発売することを目標としており、現在、ドローンメーカーとともにサンプルを使ったテストを行っているという。

ローターブレードは低回転で高推力が得られ、静音性に優れた形状となっている。

ブースにはCFRTP製ローターブレードを装備したドローンのモックアップを展示。機体もやはりTAFNEXのUDシートで一体成型されたものだ。

また、三井化学ではこのTAFNEXを使ったローターアームの開発にも取り組んでいる。TKKワークスが設計を手がけたアームは、一般的なパイプ形状とは大きく異なり、複層のUDシートをプレスで成形したもの。モーターマウント部や機体との接合部などの形状を一体成型できるため、金属製マウントといった部品を大幅に削減し、重量減に貢献。さらにパイプ形状などと異なり、自由に形状を設計できるため、飛行中の振動を抑制できるといったメリットもあるという。

TKKワークスのブースに展示されていた、TAFNEXを使ったローターアーム。モーターマウントや機体接合部の形状が一体成型されているのに加えて、内部のリブも含めてすべて一度にプレスで成形されるという画期的なものだ。

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