スポケーンのテック ハブは先進的な航空宇宙材料に大きな賭けをしています。連邦政府も追随するでしょうか?
最新情報: 7月2日に経済開発局が5億400万ドルの助成金を発表した際、スポケーンのテックハブは対象外となったが、コンソーシアムは継続することを誓っている。
「熱可塑性プラスチックには大きな未来があります。」
もし誰かが『卒業』をリメイクするなら、ダスティン・ホフマン演じる主人公にプラスチック産業の将来性について語るあの有名なアドバイスが、このリメイク版で現代風にアレンジされるかもしれない。そして、映画の舞台はスポケーンに変更されるかもしれない。
少なくとも、ワシントン州東部とアイダホ州北部を拠点とする官民コンソーシアムは、その可能性に期待を寄せています。アメリカ航空宇宙材料製造センター・テックハブ（AAMMC）は、航空機や宇宙船向けの熱可塑性複合材料の開発に大きな将来性を見出しています。
昨年10月、米国商務省経済開発局は、AAMMCを全米各地に拠点を置く31のテックハブの一つに指定しました。この指定により、スポケーンを拠点とする同グループは、7,200万ドルのフェーズ2助成金を申請する資格を得ました。
連邦政府の資金援助を受ける最初の5～10団体は6月下旬または7月上旬に発表される予定で、スポケーン・テック・ハブのリーダーたちはそのリストに載ることを望んでいる。
「テックハブの指定は、スポケーン市にとって大きな転換点となります。革新的な製造業や共同研究は既にここで行われていますが、テックハブはこれらの活動を強化し、地域経済を活性化させ、魅力的で高給な雇用を創出することで、この地域を新たな高みへと導くでしょう」と、スポケーン市長のリサ・ブラウン氏はGeekWire宛ての電子メールでの声明で述べています。
テックハブとは一体何なのか？ ボーイングをはじめとする太平洋岸北西部に拠点を置く航空宇宙企業は、すでに炭素複合材料に数十億ドルを費やしている。では、連邦政府から数千万ドルもの資金提供を受けても、一体何の変化がもたらされるのだろうか？
異なるクラスの複合材料
炭素複合材料の歴史は古く、炭素繊維と合成樹脂を組み合わせたハイブリッド材料は、第二次世界大戦直後から航空宇宙産業や自動車産業で利用されてきました。しかし、スポケーン・テック・ハブが目指す重要なイノベーションは、主流の製造プロセスである熱硬化性樹脂と、近年開発された熱可塑性樹脂のプロセスの違いにあります。
「これを視覚的に理解するのに最も簡単なのは、私がいつも学生に伝えていることです」と、ワシントン大学材料科学工学部のナビッド・ゾベイリー助教授は語る。「熱硬化性樹脂が加工される過程は、卵を調理するようなものです。最初は半熟の卵から始まり、やがて固まり、最終的に固体のものが出来上がります。再び半熟の卵に戻ることはできません。つまり、熱硬化性樹脂は本質的にリサイクルできないのです。」
対照的に、熱可塑性複合材はバターのようなものです。「バターを溶かして冷凍庫に入れると、再び固まります」とゾベイリー氏は言います。「このプロセスを何度も繰り返すことができるので、可逆的です。…理論上は、使用期限が切れた時点で溶かして繊維を取り出し、再成形して新しい構造を作ることができます。再加工できるので、『グリーン』な選択肢になります。」
熱硬化性樹脂とは異なり、熱可塑性樹脂は「溶接」してより大きな構造物を形成することができます。また、用途によっては、熱可塑性樹脂の方が衝撃荷重に対して熱硬化性樹脂よりも優れた性能を発揮するとゾベイリー氏は付け加えました。
理論的には、熱可塑性材料から部品を製造するプロセスは、従来の方法よりもはるかに迅速になる可能性があります。ゾベイリー氏は、これは特に小型電気航空機、特にeVTOL（電動垂直離着陸機）、エアタクシー、空飛ぶ車などを扱う企業にとって魅力的だと述べています。
「都市型航空モビリティ向けに小型航空機を開発するとなると、大量生産が必要になりますが、従来の方法ではそれほど多くの航空機を生産することはできません」と彼は述べた。「ですから、将来を見据えると、環境に優しく、生産速度も考慮すると、熱可塑性樹脂を採用せざるを得なくなります。」
航空宇宙企業はすでにその方向へ進み始めています。ボーイングが787と777Xジェット機に使用している複合材料は、「通常、異なるポリマーの混合物で、主に熱硬化性樹脂ですが、熱可塑性樹脂の成分も含まれています」とゾベイリー氏は述べています。その混合物は、例えば熱硬化性樹脂80%、熱可塑性樹脂20%といった具合です。
欠点は、100%熱可塑性材料を大規模に生産する技術が従来の方法よりも大幅に複雑であることです。そして、その技術の進歩に関しては、米国のメーカーは欧州のメーカーに大きく遅れをとっています。オランダの熱可塑性複合材料研究センターは、この分野のリーダーの一つです。
まさにこうした状況に対処するために、マリア・キャントウェル上院議員（ワシントン州選出、民主党）が主導する2,800億ドル規模の「CHIPS・サイエンス法案」が策定されました。この法案は、テックハブ・プログラムへの資金提供と、米国経済と国家安全保障の中核を成す革新的技術への投資促進を目的として、5年間で100億ドルを計上しました。
スポケーンを拠点とするこのコンソーシアムは、テックハブの地位獲得を目指す約200の申請者のうちの1社です。メンバーは50以上の組織から構成されており、ATC Manufacturing、東レ、エレクトロインパクト、サイエンスコなどの複合材サプライヤー、ボーイング、ロッキード・マーティン、ブルーオリジンなどの航空宇宙企業、学術機関、政府機関、太平洋岸北西部の部族などが含まれます。
キャントウェル氏は、このコンソーシアムがテックハブプログラムの第2フェーズに進むために選ばれたという事実は、熱可塑性複合材技術を向上させる計画に対する信任投票となると述べた。
「テクノロジーハブに指定されたということは、米国がすでにわれわれにこれを実現できる能力があると信じているということを意味する」と彼女は4月、ワシントン州ケントにあるブルーオリジン本社で行われた航空宇宙材料展示会で語った。
テックハブでできること
アメリカ航空宇宙材料製造センターは、熱可塑性プラスチック製造の進歩を目指す研究者やコンソーシアムのメンバーの活動拠点となる予定です。
「熱可塑性プラスチックは現在、主要構造部品を含む小型部品に広く使用されていますが、そのサイズはせいぜい数フィート程度です」と、アイダホ州に拠点を置くATCマニュファクチャリングの事業開発ディレクター、デビッド・リーチ氏は述べています。「この技術を進化させ、次世代の幅広い種類の航空機向けに、はるかに大型の部品を製造できるようにすることが目的です。」
テストベッド施設はすでに選定済みです。スポケーン国際空港近くのエアウェイハイツにある、50エーカーの敷地に建つ、386,000平方フィート（約3万6,000平方メートル）の旧製造施設です。この建物は以前はトライアンフ・コンポジット・システムズが使用していましたが、現在はレイクサイド・カンパニーズが所有しています。
なぜシアトルではなくスポケーンにハブを置いたのでしょうか？ライラック・シティとその周辺地域は、シアトル地域ほど航空宇宙産業の中心地ではありませんが、数多くの航空宇宙関連サプライヤーが拠点を置いています。ボーイングの工場までは車でわずか5時間、あるいはフェデックスの便ですぐです。「この地域はシアトルに近いため、多くのサプライヤーにとって非常に魅力的です」と、コー・ダリーン経済開発評議会のギニー・ギリアム会長は述べています。「もちろん、ワシントン州東部とアイダホ州の両方で事業を展開する方が、一般的にコストが安くなるというメリットもあります。」
レイクサイドの企業のひとつであり、AAMMCコンソーシアムのメンバーでもあるATCマニュファクチャリングが、ボーイングに熱可塑性複合材部品を長期にわたって供給していることも、プラスに働いている。
ATCは、NASAの高効率複合材航空機製造プロジェクト（HiCAM）の主要商業パートナーでもあります。HiCAMは、複合材製造の生産率向上とコスト削減を目指しています。まさにこれが、スポケーン・テック・ハブがAAMMC施設で目指していることです。
「これにより、研究室の中流開発段階から生産段階へと移行します。私はこれを常に『死の谷』と呼んでいます」と、北米におけるサイエンスコ社の熱可塑性樹脂応用開発部門を率いるトレバー・マクリー氏は述べた。
東レ・アドバンスド・コンポジッツのシニア・アプリケーション・エンジニア、デウェイン・ハウエル氏は、このセンターは、新たなアプローチを試して、技術のデス・バレーを切り抜けたいと考えている企業に「ワンストップ・ショッピング」を提供できる可能性があると述べた。
連邦政府からの補助金が交付されれば、その資金の一部は、ドア枠や翼部分など大型の航空宇宙部品を打ち抜くことができる5,000トンの熱可塑性プラスチックプレス機の購入に充てられることになる。
「このサイズ、そして必要な種類の航空機部品を製造できる能力を持つのは、世界で私たちだけです」とキャントウェル氏は4月に述べた。「リブからビーム、翼、フレーム、隔壁に至るまで、あらゆる複合材部品をフルスケールで製造できれば、必要な規模を実証できると考えています。」
マクリー氏は、目標の一つは「自動車部品の生産速度を航空宇宙産業並みに引き上げること」だと述べた。高品質部品の生産速度を向上することは、航空産業だけでなく、宇宙産業、そして将来的には自動車産業にも貢献するだろう。
AAMMCは、炭素複合材の調理場以上の存在となることを目指しています。「ここは真のテストベッド施設です。部品の性能を実証するだけでなく、生産と品質を向上させるための実際の製造技術も研究する施設です。これは非常に重要な部分です」と、ハブの広報ディレクター、マリア・ルサルディ氏は述べています。
たとえば、アイダホ大学のインテリジェント産業ロボティクスセンター所長であるジョン・ショビック氏は、ロボット工学と人工知能を利用して製造プロセスを改善する方法に取り組んでいます。
「私たちが注力しているのは、大規模言語モデル以外の要素、つまり説明可能なAIやニューラルネットワークといった新しいAI技術を、製造ラインの具体的な問題に適用し、品質の向上、欠陥の削減、効率性の向上を図ることです」とショビック氏は述べた。「実際の企業で、確かな成果が出ています。」
資金調達要因
1年間の計画と連携の構築を経て、スポケーン・テック・ハブの主催者は現在、経済開発局から求めている7,200万ドルを受け取れるかどうかを待っている。
AAMMCの5年間の予算案では、連邦政府の第2フェーズ資金に加え、ボーイング、コリンズ・エアロスペース、スピリット・エアロ・システムズ、シネスコ、東レ・アメリカなどの業界パートナーや、レイクサイド・カンパニーからのベンチャーキャピタルから800万ドルのマッチング資金を要求している。
テックハブによれば、コンソーシアムのメンバーは7,000万ドルの現物寄付を約束しており、ワシントン州商務省はAAMMCが連邦政府の資金を受け取ることを条件に50万ドルのマッチング助成金を提供しているという。
AAMMCの承認が得られれば、秋には資金の流れが始まるだろう。しかし、事業の拡大にはしばらく時間がかかるだろう。
「この装置自体が非常に特殊です。部品によってはリードタイムが非常に長く、特注で作らなければなりません」とルサルディ氏は述べた。「資金が確保できれば、二段階のアプローチを採用します。リードタイムの長い部品を待つ間に、より早く着工できるものを優先します。」
テックハブは3年以内に財政的に自立することを目指しています。そして、すべてが順調に進めば、ハブの影響は航空宇宙産業だけにとどまらず、さらに広がる可能性があります。
「イノベーションはイノベーションを生む」と、グレーター・スポケーン社の経済開発担当副社長、ゲイリー・バレウ氏は述べた。「90年代のシアトル地域を見てみると、確かにテクノロジー企業やマイクロソフトは存在していましたが、同時に、『コーヒー一杯を5ドルで提供できる』と考える人たちもいました。商品をまとめ買いして、巨大な倉庫に膨大な品揃えを揃えれば、1.50ドルのホットドッグさえあれば、人々はそこで買い物をするでしょう。こうした状況で多くのイノベーションが生まれたのです。」
バリュー氏は、テックハブがスポケーンでも同様の雪だるま効果を引き起こすことを期待している。
「クリーンテクノロジー、情報技術、サイバーセキュリティ、AIなど、革新的な思考で新しいものを生み出す人材がここにはいるんです」と彼は語った。「ですから、この機会自体が非常に刺激的ですが、私たちの地域を世に知らしめることにもなるんです」
しかし、グレーター・スポケーンだけが注目を集めようとしている地域ではありません。テック・ハブ・プログラムのフェーズ2で5～10件の数百万ドル規模の助成金をめぐって、30の地域コンソーシアムが競い合っています。中には、原子力エネルギー、量子コンピューティング、AI駆動型バイオテクノロジーなど、より魅力的な技術の最先端分野に焦点を当てているものもあります。他のハブのいくつかも太平洋岸北西部に拠点を置いており、地域間の競争が激化する可能性があります。
ではスポケーンが負けたらどうなるのでしょうか?
ルサルディ氏は、フェーズ2の助成金の有無にかかわらず、テックハブは継続すると述べた。「人材面と産業面の両方で、他の助成金や資金源を検討しています」と彼女は述べた。「前進するための枠組みは既に整っています。他の多くのテックハブと同様に、フェーズ2の助成金はタイムラインを変更するだけです。」
リーチ氏は、スポケーン拠点の業界パートナーは、AAMMCを何らかの形で支援することに尽力していると述べた。「彼らは皆、この取り組みの必要性を強く認識していると思います」と彼は述べた。「実際の助成金支給以外にも、この取り組みを推し進めることに非常に意欲的です。」
ワシントン大学に戻ったゾベイリー氏は、先端材料の開発には産業界の支援が不可欠だが、熱可塑性プラスチックに明るい未来をもたらすためには政府の支援も必要だと語った。
「日本、あるいはヨーロッパ、イギリス、カナダの複合材料研究センターの状況を見ると、アメリカとは大きく異なります」と彼は述べた。「国益のため、政府の関与が非常に強いのです。ですから、この重要な技術に関しては、政府の支援が絶対に必要だと言えるでしょう。産業界は単独で取り組むには準備が整っていません。」
