CFRPサンドイッチパネルは、比強度の高さから航空機内装、UAVフレーム、鉄道車両の軽量化に使われています。ただし、アルミパネルと同じ感覚で設計すると、接合部の剥離や積層構成の誤りによる強度不足が起きやすい素材でもあります。このコラムでは、CFRPサンドイッチパネルを初めて採用する設計者向けに、基本的な設計上の注意点を整理します。

積層構成が性能を決める

CFRPの面材は、炭素繊維の積層角度の組み合わせ（積層構成）によって、強度・剛性の方向性が変わります。[0/90]s積層は、0度と90度方向に均等な剛性を持つ準等方性に近い構成です。[0/90/±45]s積層は、せん断剛性も高くなります。Mesh Panelcoreでは、お客様の荷重条件をもとにFEM解析で積層構成を最適化します。「とりあえず強そうな構成」で設計すると重量が増えるだけなので、荷重方向の明確化が最初のステップです。

コアと面材の接合方法の選択

CFRPサンドイッチパネルのコアと面材の接合には、エポキシ系接着剤による接着が一般的です。Mesh Panelcoreでは、接着剤の種類と硬化条件（温度・圧力・時間）を用途に応じて選定しています。高温環境（80°C以上）での使用が想定される場合は、耐熱エポキシを使用します。接着剤の選定を誤ると、熱サイクルで剥離が起きるリスクがあります。使用環境の温度範囲を設計初期段階で確認することが重要です。

端部処理と穴あけ加工の注意点

CFRPサンドイッチパネルの端部は、コアが露出した状態では強度が低下します。端部にアルミや樹脂のエッジクローズ材を接着して補強するのが標準的な処理です。また、穴あけ加工は炭素繊維の層間剥離（デラミネーション）が起きやすいため、専用のドリルビットと低送り速度での加工が必要です。Mesh Panelcoreでは、穴あけ加工を含む後加工も自社工場で対応しています。

コスト管理の現実的な考え方

CFRPサンドイッチパネルは、アルミハニカムパネルと比較して素材費・加工費ともに高くなります。ただし、軽量化による輸送コストの削減や、組み立て工数の削減を含めたトータルコストで評価すると、採用が合理的になるケースがあります。Mesh Panelcoreでは、CFRPとアルミの比較見積もりを同時に提出することが多いです。最終的な判断はお客様にしていただきますが、数字を並べて比較できる状態を作ることが私たちの役割だと考えています。

CFRPサンドイッチパネルの試作は1枚から対応しています。積層構成の提案から試作、FEM解析との照合まで一貫して対応しますので、まずは担当エンジニアに相談するところから始めてください。