Вести

Долго се потпираат на термосет-јаглеродни влакна материјали за правење многу силни композитни структурни делови за авиони, воздушните OEM сега прифаќаат друга класа на материјали од јаглеродни влакна како технолошки достигнувања ветуваат автоматско производство на нови делови што не се во термосет со голем волумен, ниска цена и Полесна тежина.

Додека термопластичните композитни материјали со јаглерод-влакна „биле околу долго време“, само неодамна производителите на воздушната вселена да ја разгледаат нивната широко распространета употреба во правењето делови на авионите, вклучително и примарните структурни компоненти, рече Стефан Дион, ВП инженеринг во единицата за напредни структури на Колинс Аероскејс.

Термопластичните композити со јаглеродни влакна потенцијално нудат воздушни OEM неколку предности во однос на термосет композитите, но до неодамна производителите не можеа да направат делови од термопластични композити со високи цени и по ниска цена, рече тој.

Во изминатите пет години, ОЕМ почнаа да гледаат подалеку од правење делови од термосет материјали како состојба на наука за производство на композитни делови од јаглеродни влакна, најпрво да се користат техники за инфузија на смола и техники за обликување на пренесување на смола (RTM) за да се направат делови од авионите, а потоа Да се ​​користат термопластични композити.

GKN Aerospace инвестираше многу во развивањето на својата инфузија со смола и RTM технологија за производство на големи структурни компоненти на авиони кои се достапни и со високи стапки. GKN сега прави 17-метарски, едно парче композитно крило Спар со употреба на производство на инфузија на смола, според Max Brown, VP на технологија за иницијатива за напредни технологии на GKN Aerospace Horizon 3.

Тешките инвестиции за производство на композитни производи на OEM во изминатите неколку години, исто така, вклучија трошење стратешки за развојни можности за да се овозможи производство со голем волумен на термопластични делови, според Дион.

Најзначајната разлика помеѓу термосет и термопластични материјали лежи во фактот дека термосет материјалите мора да се чуваат во ладно складирање пред да бидат обликувани во делови, а еднаш во облик, термосет дел мора да претрпи лекување многу часови во автоклав. Процесите бараат голема енергија и време, и така трошоците за производство на термосет делови имаат тенденција да останат високи.

Лекувањето ја менува молекуларната структура на термосет композит неповратно, давајќи му на делот својата сила. Како и да е, во сегашната фаза на технолошкиот развој, лекувањето го прави и материјалот во делот несоодветен за повторна употреба во примарната структурна компонента.

Како и да е, на термопластичните материјали не е потребно ладно складирање или печење кога се прават на делови, според Дион. Тие можат да бидат запечатени во конечниот облик на едноставен дел - секоја заграда за рамки за трупот во Airbus A350 е термопластичен композитен дел - или во средна фаза на покомплексна компонента.

Термопластичните материјали можат да се заваруваат заедно на различни начини, овозможувајќи да се направат сложени, високо обликувани делови од едноставни под-структури. Денес главно се користи заварувањето на индукцијата, што овозможува само рамни делови од постојана дебелина од под-парчиња, според Дион. Како и да е, Колинс развива техники за заварување на вибрации и триење за спојување на термопластични делови, кои некогаш се овластени, очекуваат дека на крајот ќе му овозможи да произведе „вистински напредни комплексни структури“, рече тој.

Способноста да се заваруваат заедно термопластични материјали за да се направат сложени структури им овозможува на производителите да се оддалечат од металните завртки, сврзувачки елементи и шарките што ги бараат термосет делови за приклучување и виткање, со што се создава придобивка за намалување на тежината од околу 10 проценти, кафеави проценки.

Сепак, термопластичните композити подобро се врзуваат за металите отколку што се композитите на термосет, според Браун. Додека индустрискиот R&D има за цел развој на практични апликации за таа термопластична сопственост останува „на ниво на подготвеност за технологија на рана зрелост“, на крајот може да им овозможи на инженерите на воздушната вселена да дизајнираат компоненти кои содржат хибридни термопластични и метални интегрирани структури.

Една потенцијална апликација може, на пример, да биде едно парче, лесен патнички седиште на авиокомпанијата што ги содржи сите метални коло потребни за интерфејсот што го користи патникот за да ги избере и контролира своите опции за забава за забава, осветлување на седиштата, надземни вентилатори , Електронски контролирано резиме на седиштето, непроacирност на сенка на прозорецот и други функции.

За разлика од термосет материјалите, кои имаат потреба од лекување за да произведат вкочанетост, јачина и форма потребни од деловите во кои се прават, молекуларните структури на термопластични композитни материјали не се менуваат кога се прават во делови, според Дион.

Како резултат, термопластичните материјали се далеку повеќе отпорни на фрактура на удар отколку термосет материјали, додека нудат слична, ако не и посилна, структурна цврстина и сила. „Значи, можете да дизајнирате [делови] на многу потенки мерачи“, рече Дион, што значи дека термопластичните делови тежат помалку од какви било термосет делови што ги заменуваат, дури и освен дополнителните намалувања на тежината што произлегуваат од фактот што термопластичните делови не бараат метални завртки или сврзувачки елементи .

Термопластичните делови за рециклирање, исто така, треба да докажат поедноставен процес од рециклирање на делови од термосет. Во сегашната состојба на технологијата (и за некое време што доаѓа), неповратните промени во молекуларната структура произведени со лекување на термосет материјали спречуваат употреба на рециклиран материјал за да се направат нови делови со еквивалентна јачина.

Рециклирање на делови од термосет вклучува мелење на јаглеродните влакна во материјалот во мали должини и горење на мешавината на влакна и лисја пред да се преработи. Материјалот добиен за преработка е структурно послаб од термосет материјалот од кој се направи рециклираниот дел, така што рециклирањето на термосет делови во нови обично се претвора „секундарна структура во терцијарен“, рече Браун.

Од друга страна, бидејќи молекуларните структури на термопластични делови не се менуваат во процесите на производство на делови и делови, тие едноставно можат да се стопат во течна форма и да се преработат во делови толку силни како оригиналите, според Дион.

Дизајнерите на авиони можат да изберат од широк избор на различни термопластични материјали што се достапни за избор во дизајнирање и производство на делови. „Прилично широк спектар на смоли“ е достапен во кој може да се вметнат еднодимензионални нишки од јаглеродни влакна или дводимензионални ткаенини, создавајќи различни материјални својства, рече Дион. „Највозбудливите смоли се смоли со ниска топење“, кои се топат на релативно ниски температури и така може да се обликуваат и формираат на пониски температури.

Различни класи на термопластика исто така нудат различни својства на вкочанетост (висок, среден и низок) и целосен квалитет, според Дион. Највисоки квалитетни смоли најмногу чинат, а достапноста ја претставува Ахиловата пета за термопластика во споредба со термосет материјали. Обично, тие чинат повеќе од термосетите, а производителите на авиони мора да го земат предвид тој факт во пресметките за дизајнот на трошоците/придобивките, рече Браун.

Делумно од таа причина, GKN Aerospace и другите ќе продолжат да се фокусираат најмногу на термосет материјали при производство на големи структурни делови за авиони. Тие веќе користат термопластични материјали широко при правење помали структурни делови како што се емпензи, рудари и спојлери. Сепак, наскоро, кога високо-волуменско, нискобуџетно производство на лесни термопластични делови станува рутинско, производителите ќе ги користат многу пошироко-особено во разгледувањето на пазарот на УМТОЛ УАМ, заклучи Дион.

Дојдете од Ainonline