новини

Довгий залежність від термореактивних вуглецевих волокна для виготовлення дуже сильних композитних конструкційних деталей для літаків, аерокосмічні виробники виробників зараз використовують інший клас матеріалів з вуглецевого волокна, оскільки технологічний прогрес обіцяє автоматизоване виготовлення нових нетермозетних деталей у великій обсязі, низькій вартості та легша вага.

У той час як термопластичні композитні матеріали з вуглецевого волокна "існували вже давно", лише нещодавно виробники аерокосмічних виробів могли розглянути своє широке використання при виготовленні деталей літаків, включаючи первинні структурні компоненти, заявив Стефан Діон, інженерія VP в підрозділі вдосконалених структур Collins Aerospace.

Термопластичні композити з вуглецевого волокна потенційно пропонують аерокосмічні виробники виробників декількох переваг перед композитами ThermoSet, але до недавнього часу виробники не могли зробити частини з термопластичних композитів з високою швидкістю та за низькими витратами, сказав він.

За останні п’ять років оригінали почали виглядати за рамки виготовлення деталей з термореакційних матеріалів як стан розробленої науки про виробництво композитних частин вуглецевого волокна, спочатку для використання інфузії смоли та ліплення передачі смоли (RTM) для виготовлення деталей літаків, а потім Для використання термопластичних композитів.

GKN Aerospace вкладав значні кошти в розробку своєї смоли та технології RTM для виготовлення великих конструкційних компонентів літаків доступно та з високими темпами. Тепер GKN робить 17-метровий, складний композитний крило, використовуючи виготовлення смоли, повідомляє Макс Браун, віце-президент з технології GKN Aerospace Horizon 3 Advanced Technologies.

Важкі інвестиції виробництва OEMS за останні кілька років також включили стратегічні витрати на розвиток можливостей, щоб дозволити високо обсяг виробництва термопластичних деталей, повідомляє Dion.

Найбільш помітна різниця між термореактивними та термопластичними матеріалами полягає в тому, що термореактивні матеріали повинні зберігатися в холодному сховищі, перш ніж формуватися в частину, і після формування, частина терморешта повинна зазнавати вилікування протягом багатьох годин у автоклаві. Процеси потребують великої кількості енергії та часу, і тому виробничі витрати на термореактивні деталі, як правило, залишаються високими.

Вилікування змінює молекулярну структуру терморешта композиту незворотно, надаючи частину сили. Однак на сучасному етапі технологічного розвитку вилікування також робить матеріал у частині невідповідної для повторного використання в первинному структурному компоненті.

Однак термопластичні матеріали не потребують холодного зберігання або випічки при виготовленні в деталі, згідно з Dion. Вони можуть бути викарбовані в кінцевій формі простої частини - кожен кронштейн для фюзеляжних рамок у Airbus A350 є термопластичною композитною частиною - або в проміжну стадію складнішого компонента.

Термопластичні матеріали можна зварювати разом різними способами, що дозволяє складати складні частини високої форми з простих підструктур. Сьогодні використовується в основному індукційне зварювання, яке дозволяє виготовляти лише плоскі частини постійної товщини з підрозділів, згідно з Діоном. Однак, Коллінз розробляє методики вібрації та тертя для приєднання до термопластичних деталей, які, як тільки сертифікували, він очікує, що врешті -решт дозволить йому створити "справді розвинені складні структури", - сказав він.

Можливість зварювати термопластичні матеріали для виготовлення складних конструкцій дозволяє виробникам усунутися з металевими гвинтами, кріпленнями та петлями, необхідними деталями термореакції для з'єднання та складання, тим самим створюючи користь від зменшення ваги приблизно 10 відсотків, коричневі оцінки.

Тим не менш, термопластичні композити краще зв'язуються з металами, ніж композити Thermoset, на думку Брауна. Незважаючи на те, що промислові науково-дослідні та науково-дослідні роботи були спрямовані на розробку практичних застосувань для цього термопластичного властивості "на рівні готовності до ранньої зрілості", врешті-решт, це може дозволити інженерам аерокосмії розробити компоненти, що містять гібридні термопластичні та металеві інтегровані конструкції.

Наприклад, одне потенційне застосування може бути суцільним легким пасажирським сидінням авіалайнера, що містить всю металеву схему, необхідну для інтерфейсу, який використовується пасажиром для вибору та контролю своїх варіантів розважальних розважень, освітлення сидіння, накладного вентилятора , Керування в електронному керованому сидінні, непрозорості відтінку вікон та інших функцій.

На відміну від термореакційних матеріалів, які потребують затвердіння для отримання жорсткості, міцності та форми, необхідної від деталей, в які вони виготовляються, молекулярні структури термопластичних композитних матеріалів не змінюються при складі деталей, згідно з Dion.

Як результат, термопластичні матеріали набагато більш стійкі до руйнування, ніж термореактивні матеріали, пропонуючи подібні, якщо не сильніші, структурні міцність і міцність. "Таким чином, ви можете розробити [частини] до набагато тонших вимірювань", - сказав Діон, що означає термопластичні деталі важить менше, ніж будь -які деталі термореакції, які вони замінюють, навіть крім додаткових зменшення ваги, що виникає в результаті того, що термопластичні деталі не потребують металевих гвинтів або кріплень .

Термопластичні деталі переробки також повинні виявити простіший процес, ніж деталі термореакції. У сучасному стані технології (і протягом певного часу) незворотні зміни молекулярної структури, що утворюються за допомогою термореакційних матеріалів, запобігають використанню переробленого матеріалу для створення нових частин еквівалентної міцності.

Частини термозетів переробки включають шліфування вуглецевих волокон у матеріалі на невеликі довжини та спалювання суміші з волоконно-синь перед її переробкою. Матеріал, отриманий для переробки, структурно слабший, ніж термореактивний матеріал, з якого здійснилася перероблена частина, тому переробка деталей термозетів у нові, як правило, перетворює «вторинну структуру на третинну», - сказав Браун.

З іншого боку, оскільки молекулярні структури термопластичних деталей не змінюються процесами, що виробляють частини, і частинами, їх можна просто розтопити в рідку форму і переробляти в частини настільки ж сильні, як оригінали, згідно з Діном.

Дизайнери літаків можуть вибирати з широкого вибору різних термопластичних матеріалів, доступних для вибору в проектуванні та виробничих деталях. "Досить широкий спектр смол" доступний, в який можна вбудувати одновимірні нитки з вуглецевого волокна або двовимірні плетіння, виробляючи різні властивості матеріалу, сказав Діон. "Найбільш захоплюючі смоли-це смоли з низьким плаванням", які розплавляються при відносно низьких температурах і тому можуть формуватися і утворюватися при нижчих температурах.

Різні класи термопластики також пропонують різні властивості жорсткості (високі, середні та низькі) та загальну якість, згідно з Dion. Найбільше коштують смоли найвищої якості, а доступність представляє ахілесу для термопластики порівняно з термореактивними матеріалами. Як правило, вони коштують дорожче, ніж термореакти, і виробники літаків повинні враховувати цей факт у своїх розрахунках проектування витрат/вигод, - сказав Браун.

Частково з цієї причини GKN Aerospace та інші продовжуватимуть зосереджуватись на термореактивних матеріалах при виготовленні великих конструкційних деталей для літаків. Вони вже широко використовують термопластичні матеріали для виготовлення менших структурних частин, таких як емпенції, руддери та спойлери. Однак незабаром, коли великі обсяги, недороге виробництво легких термопластичних деталей стають звичайними, виробники використовуватимуть їх набагато ширше-особливо на бурхливому ринку EVTOL UAM, завершився Dion.

Походити з Ainonline