zprávy

Dlouho závislé na materiálech s uhlíkovými vlákny termosetu pro výrobu velmi silných složených strukturálních součástí pro letadla a letecké OEM nyní přijímají další třídu materiálů z uhlíkových vláken, protože technologický pokrok slibuje automatizovanou výrobu nových non-thermosetových dílů za vysoký objemek, nízké náklady a lehčí hmotnost.

Zatímco kompozitní materiály z termoplastických uhlíkových vláken „byly„ již dlouho “, teprve nedávno mohli výrobci letectví zvážit své rozšířené použití při výrobě dílů letadel, včetně primárních strukturálních komponent, uvedl Stephane Dion, VP Engineering ve společnosti Collins Aerospace v Advanced Structures Unit.

Thermoplastické kompozity z uhlíkových vláken potenciálně nabízejí OEM Aerospace několik výhod oproti kompozitům termosetu, ale donedávna výrobci nemohli vyrobit díly z termoplastických kompozitů za vysokou sazbu a za nízké náklady, řekl.

V posledních pěti letech se OEM začali dívat za výrobu dílů z termosetových materiálů, protože se vyvinul stav kompozitních dílů z uhlíkových vláken, nejprve použili techniky formování pryskyřice a přenosu pryskyřice (RTM) pro výrobu dílů letadla a poté a poté vytvořili díly letadel a poté a poté vytvořili díly letadla a poté a poté vytvořili díly letadel a poté a poté vytvořili díly letadel a poté a poté vytvořili díly letadel a poté, co vytvořily díly letadel, a Použití termoplastických kompozitů.

Společnost GKN Aerospace značně investovala do vývoje své vinfúze pryskyřice a technologie RTM pro výrobu velkých konstrukčních složek letadel dostupně a za vysokou sazbu. GKN nyní dělá 17 metrů dlouhý, jednodílný kompozitní křídlo Spar pomocí výroby pryskyřice infuze, podle Max Brown, viceprezident pro iniciativu GKN AeroSospace's Horizon 3 Advanced-Technologies.

Investice OEMS těžkých kompozitních výroby v posledních několika letech zahrnovaly také strategické výdaje na rozvojové schopnosti, které podle Diona umožňují výrobu termoplastických částí s vysokým objemem.

Nejpozoruhodnější rozdíl mezi termosetem a termoplastickými materiály spočívá v tom, že termosetové materiály musí být před tvarováním do částí a jakmile jsou tvarovány, musí být termosetová část podrobena mnoho hodin v autoklávu. Procesy vyžadují velké množství energie a času, a proto výrobní náklady na části termosetu mají tendenci zůstat vysoké.

Vyléčení mění molekulární strukturu termosetového kompozitu nevratně, což dává části její sílu. V současné fázi technologického vývoje však vyléčení také činí materiál v části nevhodný pro opětovné použití v primární strukturální složce.

Podle Diona však termoplastické materiály nevyžadují skladování nebo pečení chladu nebo pečení. Mohou být vyraženy do konečného tvaru jednoduché části - každý držák pro trupové rámy v Airbus A350 je termoplastická kompozitní část - nebo do mezilehlé fáze složitější složky.

Termoplastické materiály mohou být svařeny různými způsoby, což umožňuje, aby složité, vysoce tvarované díly byly vyrobeny z jednoduchých substruktur. Dnes se používá hlavně indukční svařování, které podle Diona umožňuje pouze ploché části tloušťky konstantní tloušťky. Collins však vyvíjí techniky svařování vibrací a tření pro spojování termoplastických částí, které kdysi certifikovaly, že očekává, že nakonec umožní produkovat „skutečně pokročilé složité struktury“, řekl.

Schopnost svařit termoplastické materiály pro výrobu komplexních struktur umožňuje výrobcům odstraňovat kovové šrouby, upevňovací prvky a závěsy vyžadované termosetovými částmi pro spojení a skládání, čímž vytvářejí výhodu snižování hmotnosti asi 10 procent, hnědé odhady.

Termoplastické kompozity se přesto spojí s kovy lépe než termosetové kompozity, podle Browna. Zatímco průmyslový výzkum a vývoj zaměřený na vývoj praktických aplikací pro tuto termoplastickou vlastnost zůstává „na úrovni připravenosti včasné technologie“, nakonec by mohlo umožnit návrh komponent leteckých inženýrů, které obsahují hybridní termoplastické a kovové integrované struktury.

Jedna potenciální aplikace by mohla být například jednodílný, lehký sedadlo pro cestující letadlo obsahující všechny kovové obvody potřebné pro rozhraní používané cestujícím k výběru a ovládání jeho možností zábavy, osvětlení sedadel, nad hlavou ventilátor , elektronicky řízené sklon sedadla, neprůhlednost odstínu okna a další funkce.

Na rozdíl od termosetových materiálů, které vyžadují vytvrzování, aby se vytvořila tuhost, pevnost a tvar požadovaný z částí, do kterých se dostaly, molekulární struktury termoplastických kompozitních materiálů se podle dionu nezmění na části.

Výsledkem je, že termoplastické materiály jsou po dopadu mnohem více odolné proti zlomeninám než v termosetových materiálech a nabízejí podobné, ne-li silnější strukturální houževnatost a sílu. "Takže můžete navrhnout [díly] do mnohem tenčích měřidel," řekl Dion, což znamená, že termoplastické části váží méně než jakékoli části termosetu, které nahrazují, a to i kromě dalšího snížení hmotnosti vyplývající ze skutečnosti, že termoplastické části nevyžadují kovové šrouby nebo upevňovací prvky .

Recyklace termoplastických částí by se také měly ukázat jako jednodušší proces než recyklace termosetových částí. V současném stavu technologie (a po nějakou dobu) nevratné změny v molekulární struktuře produkované léčbou termosetových materiálů zabraňují použití recyklovaného materiálu k vytvoření nových částí ekvivalentní síly.

Recyklace termosetových částí zahrnuje mletí uhlíkových vláken do materiálu do malých délek a spálení směsi vlákna a odol před jejím přepracováním. Materiál získaný pro přepracování je strukturálně slabší než termosetový materiál, ze kterého byla recyklovaná část vyrobena, takže recyklace termosetových částí na nové obvykle mění „sekundární strukturu na terciární,“ řekl Brown.

Na druhé straně, protože molekulární struktury termoplastických částí se nemění v procesech pro výrobu dílů a díly, mohou být podle Diona jednoduše roztaveny do tekuté formy a přepracovány do částí tak silné jako originály.

Návrháři letadel si mohou vybrat ze širokého výběru různých termoplastických materiálů, z nichž si můžete vybrat z navrhování a výrobních dílů. „Poměrně široká škála pryskyřic“ je k dispozici, do kterých mohou být zapuštěna jednorozměrná vlákna z uhlíkových vláken nebo dvourozměrné vazby a vytvářejí různé vlastnosti materiálu, řekl Dion. „Nejzajímavějšími pryskyřicemi jsou pryskyřice s nízkým proudem“, které se roztaví při relativně nízkých teplotách, a proto mohou být tvarovány a vytvořeny při nižších teplotách.

Různé třídy termoplastů také nabízejí různé vlastnosti tuhosti (vysoká, střední a nízká) a celkovou kvalitu, podle Diona. Nejvyšší pryskyřice nejvyšší kvality stojí nejvíce a dostupnost představuje Achillovu patu pro termoplasty ve srovnání s termosetovými materiály. Obvykle stojí více než termosety a výrobci letadel musí tuto skutečnost zvážit ve svých výpočtech návrhu nákladů/dávek, řekl Brown.

Z tohoto důvodu se GKN Aerospace a další budou nadále nejvíce zaměřovat na termosetové materiály při výrobě velkých strukturálních dílů pro letadla. Již již používají termoplastické materiály při výrobě menších strukturálních částí, jako jsou Empennages, Rudders a Spoilers. Brzy se však, když vysoce objem, nízkonákladová výroba lehkých termoplastických částí se stane rutinou, výrobci je budou používat mnohem širší-zejména na rozvíjejícím se evtol UAM trhu, uzavřel Dion.

pocházet z Ainonline