東大、折紙を応用したハニカムコア製造法を開発

本研究開発で製作された特殊断面アルミハニカムコア。全て1枚のアルミシートから立体化されている。下段のサンプルはコア内部が観察できるようにアクリル表面板を貼りつけている

　東京大学生産技術研究所は25日、斉藤一哉助教が折紙を応用した1枚板からハニカムコアを立体化する方法を考案し、その製造実証に成功したと発表した。

　アルミシートや紙、複合材などを蜂の巣状に成形したハニカムコアは、表面にアルミ合金板などを貼りサンドイッチパネルとすることで、軽量ながら高剛性・高強度を実現でき、航空宇宙産業を中心に活用されており、近年では建材や家具にまで用途が広がっている。

　このハニカムコアの代表的な製造方法は「展張式」と呼ばれる50年ほど前に英国で開発された手法をを用いている。展張式では、周期的に接着剤を塗布したシートを積層し、接着されていない部分を展張させて蜂の巣状に成形している。この方法では、平板パネルしか作成できないため、パネルに曲率を付けたりする際は、パネルを曲げたり、切削加工する必要があるが、ハニカムコアは曲げられた際に鞍形に変形するため屈曲性が悪く、切削加工するとセル壁の倒れや、バリが発生し、表面精度が低下する問題がある。また、これらの加工には、特殊な装置と熟練した作業者が必要で、製品ごとに専用の治具も必要となるため、加工コストが高いという欠点がある。

　そこで斉藤助教は、折紙で1枚の紙から立体形状を作り出すのと同じように、周期的なスリットと折線を入れた1枚のシートからハニカムコアを立体化する方法を開発。展開図のパターンを変えると、テーパー形や翼形、曲面パネルなどさまざまな形状のアルミ合金製ハニカムコアの直接製造に成功した。また、立体化されたハニカムコアに、株式会社フジカケの減圧接着法で表面材を貼り付け、最終製品となるサンドイッチパネルの加工にも成功した。

　折紙式ハニカムコア製造法の具体的な加工方法を確認できたことで、今後、サンドイッチパネルの製造コストを削減できるほか、遮音・吸音、断熱性などハニカムコアの持つ機能特性を広範な製品へ利用可能とする道筋がついた。また、折紙式は端材をゼロにできるため、資源の効率利用の点でも注目が集まる。

(a) 展張式、(b) 折紙式、(c) 折紙式を使ったテーパー形ハニカムコアの紙製サンプル(左)とその展開図(右)、(d) 曲面ハニカムコアの紙製サンプル(左)とその展開図(右)