berita

Long bergantung pada bahan serat karbon termoset untuk membuat bahagian struktur komposit yang sangat kuat untuk pesawat, OEM aeroangkasa kini memeluk satu lagi bahan serat karbon sebagai kemajuan teknologi menjanjikan pembuatan automatik bahagian bukan thermoset baru pada jumlah yang tinggi, kos rendah, dan berat badan yang lebih ringan.

Walaupun bahan-bahan komposit serat karbon termoplastik "telah lama berlalu," baru-baru ini boleh pengeluar aeroangkasa mempertimbangkan penggunaannya yang meluas dalam membuat bahagian pesawat, termasuk komponen struktur utama, kata Stephane Dion, kejuruteraan VP di unit struktur maju Collins Aerospace.

Komposit serat karbon termoplastik berpotensi menawarkan OEM aeroangkasa beberapa kelebihan berbanding komposit termoset, tetapi sehingga pengeluar baru-baru ini tidak dapat membuat bahagian daripada komposit termoplastik pada kadar yang tinggi dan pada kos rendah, katanya.

Dalam tempoh lima tahun yang lalu, OEM telah mula melihat ke luar membuat bahagian-bahagian dari bahan termoset kerana keadaan sains pembuatan bahagian komposit serat karbon dibangunkan, pertama menggunakan resin infusi dan resin pemindahan acuan (RTM) teknik untuk membuat bahagian pesawat, dan kemudian kemudian untuk menggunakan komposit termoplastik.

GKN Aeroangkasa telah melabur banyak dalam membangunkan infusi resin dan teknologi RTM untuk pembuatan komponen struktur pesawat besar yang berpatutan dan pada kadar yang tinggi. GKN kini membuat spar sayap komposit 17 meter panjang, menggunakan pembuatan infusi resin, menurut Max Brown, VP Teknologi untuk inisiatif Technologi Horizon 3 GKN Aerospace 3.

Pelaburan pembuatan komposit berat OEM dalam beberapa tahun kebelakangan ini juga termasuk perbelanjaan secara strategik untuk membangunkan keupayaan untuk membolehkan pembuatan volum tinggi bahagian termoplastik, menurut Dion.

Perbezaan yang paling ketara antara bahan termoset dan termoplastik terletak pada fakta bahawa bahan termoset mesti disimpan dalam penyimpanan sejuk sebelum dibentuk menjadi bahagian, dan sekali berbentuk, bahagian termoset mesti menjalani sembuh selama berjam -jam dalam autoklaf. Proses ini memerlukan banyak tenaga dan masa, dan kos pengeluaran bahagian termoset cenderung kekal tinggi.

Penyembuhan mengubah struktur molekul komposit termoset tidak dapat dipulihkan, memberikan bahagian kekuatannya. Walau bagaimanapun, pada peringkat semasa pembangunan teknologi, pengawetan juga menjadikan bahan di bahagian tidak sesuai untuk digunakan semula dalam komponen struktur utama.

Walau bagaimanapun, bahan termoplastik tidak memerlukan penyimpanan sejuk atau baking apabila dijadikan bahagian, menurut Dion. Mereka boleh dicap ke dalam bentuk akhir bahagian yang mudah -setiap pendakap untuk bingkai fiuslaj di Airbus A350 adalah bahagian komposit termoplastik -atau ke peringkat pertengahan komponen yang lebih kompleks.

Bahan termoplastik boleh dikimpal bersama dalam pelbagai cara, membolehkan bahagian-bahagian yang kompleks dan berbentuk yang dibuat dari sub-struktur mudah. Kimpalan induksi hari ini digunakan terutamanya, yang hanya membolehkan bahagian-bahagian ketebalan yang rata dan tetap dibuat dari sub-bahagian, menurut Dion. Walau bagaimanapun, Collins sedang membangunkan teknik kimpalan getaran dan geseran untuk menyertai bahagian termoplastik, yang pernah diperakui ia menjangkakan akhirnya akan membolehkannya menghasilkan "struktur kompleks yang benar -benar maju," katanya.

Keupayaan untuk mengimpal bersama-sama bahan termoplastik untuk membuat struktur kompleks membolehkan pengeluar menghapuskan skru logam, pengikat, dan engsel yang diperlukan oleh bahagian termoset untuk menyertai dan melipat, dengan itu mewujudkan manfaat pengurangan berat badan kira-kira 10 peratus, anggaran coklat.

Namun, komposit termoplastik ikatan lebih baik kepada logam daripada komposit termoset, menurut Brown. Walaupun R & D perindustrian bertujuan untuk membangunkan aplikasi praktikal untuk harta termoplastik itu kekal "pada tahap kesediaan teknologi awal," akhirnya ia mungkin membiarkan jurutera aeroangkasa reka bentuk komponen yang mengandungi struktur bersepadu termoplastik dan logam hibrid.

Satu aplikasi yang berpotensi boleh, misalnya, menjadi satu keping, kerusi penumpang pesawat ringan yang mengandungi semua litar berasaskan logam yang diperlukan untuk antara muka yang digunakan oleh penumpang untuk memilih dan mengawal pilihan hiburannya, pencahayaan tempat duduk, kipas overhead , tempat duduk yang dikawal secara elektronik, kelegapan naungan tingkap, dan fungsi lain.

Tidak seperti bahan termoset, yang perlu menyembuhkan untuk menghasilkan kekakuan, kekuatan, dan bentuk yang diperlukan dari bahagian -bahagian yang mereka dapatkan, struktur molekul bahan komposit termoplastik tidak berubah apabila dijadikan bahagian, menurut Dion.

Akibatnya, bahan termoplastik jauh lebih tahan patah terhadap kesan daripada bahan termoset sambil menawarkan yang sama, jika tidak kuat, ketangguhan struktur dan kekuatan. "Jadi, anda boleh merancang [bahagian] ke alat pengukur yang lebih nipis," kata Dion, yang bermaksud bahagian termoplastik berat kurang daripada mana -mana bahagian termoset yang mereka ganti, walaupun selain pengurangan berat badan tambahan yang disebabkan oleh bahagian termoplastik fakta tidak memerlukan skru logam atau pengikat logam .

Bahagian termoplastik kitar semula juga harus membuktikan proses yang lebih mudah daripada mengitar semula bahagian termoset. Pada keadaan teknologi semasa (dan untuk beberapa waktu yang akan datang), perubahan yang tidak dapat dipulihkan dalam struktur molekul yang dihasilkan dengan mengubati bahan termoset menghalang penggunaan bahan kitar semula untuk membuat bahagian baru kekuatan bersamaan.

Bahagian termoset kitar semula melibatkan penggiling gentian karbon dalam bahan menjadi panjang kecil dan membakar campuran serat dan resin sebelum memprosesnya semula. Bahan yang diperolehi untuk pemprosesan semula adalah struktur yang lebih lemah daripada bahan termoset dari mana bahagian kitar semula dibuat, jadi kitar semula bahagian termoset menjadi yang baru biasanya mengubah "struktur sekunder menjadi tertiari," kata Brown.

Sebaliknya, kerana struktur molekul bahagian termoplastik tidak berubah dalam proses pembuatan bahagian dan bahagian-bahagian, mereka hanya boleh dicairkan ke dalam bentuk cecair dan diproses semula menjadi bahagian yang kuat seperti asal, menurut Dion.

Pereka pesawat boleh memilih dari pelbagai pilihan bahan termoplastik yang berbeza yang tersedia untuk dipilih dari dalam reka bentuk dan pembuatan bahagian. "Pelbagai resin yang cukup luas" boleh didapati di mana filamen serat karbon satu dimensi atau tenunan dua dimensi boleh dibenamkan, menghasilkan sifat bahan yang berbeza, kata Dion. "Resin yang paling menarik adalah resin cair rendah," yang mencairkan pada suhu yang agak rendah dan boleh dibentuk dan dibentuk pada suhu yang lebih rendah.

Kelas termoplastik yang berbeza juga menawarkan sifat kekakuan yang berbeza (tinggi, sederhana, dan rendah) dan kualiti keseluruhan, menurut Dion. Resin berkualiti tinggi paling mahal, dan kemampuan mewakili tumit Achilles untuk termoplastik berbanding dengan bahan termoset. Biasanya, mereka lebih mahal daripada termoset, dan pengeluar pesawat mesti mempertimbangkan fakta itu dalam pengiraan reka bentuk kos/manfaat mereka, kata Brown.

Sebahagiannya atas sebab itu, GKN Aeroangkasa dan lain -lain akan terus memberi tumpuan kepada bahan termoset apabila menghasilkan bahagian struktur besar untuk pesawat. Mereka sudah menggunakan bahan termoplastik secara meluas dalam membuat bahagian struktur yang lebih kecil seperti empennages, kemaluan, dan spoiler. Tidak lama kemudian, apabila volum tinggi, pembuatan murah bahagian termoplastik ringan menjadi rutin, pengeluar akan menggunakannya lebih luas-terutamanya dalam pasaran Evtol UAM yang berkembang, menyimpulkan Dion.

datang dari Ainonline