概要
複合材料の修復とは、複合材料部品（例えば、
炭素繊維強化複合材料
そして
ガラス繊維強化複合材料
）使用中または加工中に損傷した物（例：
ひび割れ、剥離、穴、摩耗
）。高い比強度と優れた耐食性などの利点を持つ複合材料は、
航空宇宙、自動車、海洋、風力エネルギー、その他の産業
したがって、修理技術は、機器の安全で信頼性の高い動作を保証するために非常に重要です。
I. 複合材料における損傷の種類
表面損傷:
傷、摩耗、コーティングの損失など、主に外観と表面保護に影響します。
内部損傷:
剥離、剥離、微小亀裂など、目に見えない部分が多いが、構造強度を著しく低下させる。
貫通ダメージ:
穴、亀裂など、構造の完全性を直接損なうものがあり、緊急の修理が必要となります。
衝撃による損傷:
異物の衝突により生じたへこみや繊維の破損。多くの場合、剥離を伴います。
II. 基本的な修復プロセス
損傷検査と評価
1. 技術: 目視検査、超音波検査、X 線、赤外線サーモグラフィー。
2. 重大度を評価し、修理の必要性とレベルを決定します。
損傷部位の前処理
1. 研磨、切断、またはレーザー除去によって損傷した材料を除去します。
2. 表面処理：研磨、洗浄（油分・埃の除去）、接着性を向上させるための化学処理（例：カップリング剤の塗布）。
補修材の準備と配置
1. 素材本来の性能（強度、剛性、耐熱性）に基づいて選択します。
2. 一般的な選択肢: プリプレグ、樹脂ベースの複合材料、接着剤。
3. 構造の一貫性を確保するために、設計されたレイアップ方向と厚さに従って材料を適用します。
硬化と成形
1. 熱と圧力（真空バッグ、オートクレーブなど）で樹脂を硬化させ、強力な接着を実現します。
2.修理品質には温度、圧力、時間の厳密な管理が不可欠です。
後処理と検査
1. 表面の滑らかさと元の輪郭を復元するための研磨と仕上げ。
2. 超音波、目視、または機械試験（引張、曲げ）による検証により、剥離、空隙、または欠陥がないことを確認します。
III. 一般的な修復方法
接着修理
1. 接着剤を使用して、修復パッチ（例：プリプレグラミネート）を損傷部分に接着します。
2. 利点: 穴あけが不要、元の構造へのダメージが最小限、耐疲労性が良好。
3. 用途: 航空機の外皮、風力タービンのブレード。
機械的締結修理
1. ボルト、リベット、またはファスナーで修理部品を構造物に接続します。
2. 利点: シンプル、緊急修理に適しており、交換可能。
3. 制限事項: 掘削により応力が集中し、重量が増加します。
4. 用途: 船舶用デッキ、一時的な修理。
注入修復
1. ひび割れや剥離部分に低粘度樹脂を注入して、完全性を回復します。
2. 利点: 材料の除去が最小限で、微小亀裂や内部損傷に適しています。
3. 制限事項: 広範囲の損傷には効果がありません。
4. 用途：ハニカムコア、内部亀裂。
熱可塑性複合材の修理
1. 熱可塑性複合材（PEEK、PP など）の場合、熱を利用して修復材料を溶かし、ベース材料と融合させます。
2. 利点: 再加熱可能、環境に優しい、大量修理に費用対効果が高い。
IV. 重要な考慮事項
素材のマッチング:
修理材料と元の材料の機械的および化学的適合性。
応力伝達:
補修箇所と基礎構造間の均一な荷重伝達。
プロセス制御:
硬化パラメータと表面処理品質の正確な制御。
非破壊検査：
修復の前後両方で必須です（例：超音波、CT スキャン）。
V. アプリケーションと課題
用途:
航空宇宙（航空機構造、衛星部品）、再生可能エネルギー（風力ブレード、太陽光発電サポート）、輸送（自動車、高速鉄道）、スポーツ用品（ラケット、自転車のフレーム）。
課題:
複雑な形状を修復し、構造の一貫性と長期的な信頼性（経年劣化、疲労）を確保し、自動化（ロボット研削、自動ファイバー配置）を実現します。
VI. 開発動向
複合材修復の未来は統合にある
インテリジェント検査
（AIベースの損傷検出）、
自動化されたプロセス
（例：3Dプリントされた補修材料）
高性能ソリューション
(ナノ強化樹脂、自己修復複合材) を使用することで、より安全で効率的、かつ信頼性の高い修復結果を実現できます。
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