風力発電の大型化が進む中、スパン長90mに達する洋上風力発電機ブレードの設計では、高比強度・高比剛性の炭素繊維強化プラスチック（CFRP）の採用が有力な選択肢となっています。しかし、CFRPは繊維とマトリクス（樹脂）の特性差に起因する複雑な破壊挙動を示すため、実験のみによる設計評価は多大なコストと時間を要します。東北大学大学院工学研究科の山﨑智基氏（現：株式会社IHI）と流体科学研究所の阿部圭晃准教授（共同筆頭著者）、大学院工学研究科の狩野良輔氏、伊達周吾氏（現：三菱重工業株式会社）、岡部朋永教授らの研究チームは、微視力学（ミクロスケール）から構造全体（マクロスケール）までを一貫し...

炭素繊維強化プラスチック（CFRP）を用いた次世代航空機の設計において、燃費向上のための「翼の細長化（高アスペクト比化）」と「軽量化」の両立は最大の課題です。東北大学流体科学研究所の Liu Yajun 特任研究員、阿部圭晃准教授、および九州大学大学院工学研究院の下山幸治教授らの研究チームは、強力なAI手法である「多目的ベイズ最適化」を導入し、膨大な計算（数千回）が必要な設計解析を従来の10分の1まで短縮することに成功しました。本研究の...

CFRPは、高比強度・高比剛性を有し、航空機やロケット、人工衛星などに広く利用されています。一方で、CFRP は金属のような塑性変形を示さず、内部に生じたき裂や層間はく離は外観から見えにくいという課題があります。現在は、こうした内部損傷を確認するためには超音波探傷などによる検査を行っており、多大な時間と人的コストを要しています。東北大学大学院環境科学研究科（工学部材料科学総合学科）の王真金助教、成田史生教授らと日機装株式会社（以下、日機...

従来の航空機には、熱硬化性樹脂を用いた熱硬化性CFRP（注６）が広く使用されてきました。この材料は、積層構成を工夫することで所望の力学特性を実現でき、その構成によって破壊挙動が変化することも知られています。一方、近年では、高速成形が可能でリサイクル性にも優れる熱可塑性CFRPに注目が集まっています。しかし、熱可塑性CFRPにおいては、積層構成が破壊機構に与える影響についての理解が十分に進んでおらず、適用に向けた課題となっていました。東北大学大学院工学研究科航空宇宙工学専攻の龍薗一樹助教らのグループは、拡張有限要素法を用いた数値解析と力学試験中の損傷進...

航空宇宙産業や自動車産業を中心に、環境負荷の低減や生産効率の向上を目的としてアディティブマニュファクチャリング（AM）の活用が進んでいます。特に、構造部材の軽量化を実現しAMの付加価値を高めるには、3D積層造形技術を利用した炭素繊維強化プラスチック（CFRP）と金属とのマルチマテリアル化が重要な課題となります。東北大学大学院工学研究科の白須圭一准教授らの研究グループは、従来必要とされていた接着層を要さず、3Dプリンタの印刷ベッドに搭載したホットプレートを活用することで、熱融着による金属基板とCFRPの強固な直...