Новини

Дълго разчита на термореактивни материали за въглеродни влакна за изработка на много силни съставни структурни части за самолети, аерокосмическите производители вече обхващат друг клас материали от въглеродни влакна, тъй като технологичните аванси обещават автоматизирано производство на нови нетермосии с голям обем, ниска цена и по -леко тегло.

Докато композитните материали от термопластични въглеродни влакна „са били около дълго време“, едва наскоро производителите на аерокосмическо пространство могат да обмислят широкото си използване при изработването на части от самолети, включително първични структурни компоненти, заяви Stephane Dion, VP Engineering в отдела за напреднали структури на Collins AersoScace.

Термопластичните композити от въглеродни влакна потенциално предлагат аерокосмически производители няколко предимства пред композитите на термореазолите, но доскоро производителите не можеха да направят части от термопластични композити с високи скорости и с ниска цена, каза той.

През последните пет години OEM производителите започнаха да гледат отвъд изработването на части от термореактивни материали като състоянието на съвместимите с въглеродни влакна, която се развива науката за производството, първо за използване на смола за инфузия и прехвърляне на смоли (RTM), за да се направят части от въздухоплавателни средства и след това да се използват термопластични композити.

GKN Aerospace инвестира сериозно в разработването на своята смола и RTM технология за производството на големи структурни компоненти на самолетите, достъпни и с високи цени. GKN сега прави 17-метров, еднократно композитно крило Spar, използвайки производство на инфузия на смола, според Max Brown, VP на технологията за инициативата за напреднали технологии на GKN Aerosn 3.

Инвестициите в тежки композитни производители на OEM производството през последните няколко години също включват разходване стратегически за развитието на възможностите, за да позволят производството на термопластични части с голям обем на термопластични части, според Дион.

Най -забележителната разлика между термореазолите и термопластичните материали се намира във факта, че термореактивните материали трябва да се съхраняват в студено съхранение, преди да бъдат оформени на части и веднъж оформени, термореазовата част трябва да претърпи втвърдяване в продължение на много часове в автоклав. Процесите изискват много енергия и време и затова производствените разходи за термореактивни части са склонни да останат високи.

Втвърдяването променя необратимо молекулярната структура на терморепозита, като придава на частта силата му. Въпреки това, на сегашния етап на технологично развитие, лечението също прави материала в частта неподходящ за повторна употреба в първичен структурен компонент.

Въпреки това, термопластичните материали не изискват студено съхранение или печене, когато се правят на части, според Дион. Те могат да бъдат подпечатани в крайната форма на проста част - всяка скоба за фюзелажните рамки в Airbus A350 е термопластична композитна част - или в междинен етап на по -сложен компонент.

Термопластичните материали могат да бъдат заварени заедно по различни начини, което позволява да се правят сложни, силно оформени части от прости подструктури. Днес се използва главно индукционно заваряване, което позволява да се правят само части с плоска гъбителна дебелина от под-части, според Дион. Въпреки това, Collins разработва техники за вибрационни и триещи заваряване за присъединяване към термопластични части, които след като сертифицират, което очаква, в крайна сметка ще му позволи да произвежда „наистина напреднали сложни структури“, каза той.

Възможността за заваряване на термопластични материали, за да се правят сложни конструкции, позволява на производителите да премахнат металните винтове, крепежни елементи и панти, изисквани от термореактивни части за присъединяване и сгъване, като по този начин създават полза за намаляване на теглото от около 10 процента, изчислява кафявите.

Все пак термопластичните композити се свързват по -добре с металите, отколкото с термореактивните композити, според Браун. Докато индустриалната научноизследователска и развойна дейност, насочена към разработване на практически приложения за това термопластично свойство, остава „на ниво на готовност за технология за ранна култура“, в крайна сметка може да позволи на аерокосмическите инженери да проектират компоненти, които съдържат хибридни термопластични и метални интегрирани структури.

Едно потенциално приложение може например да бъде една една лека лека седалка на пътническата седалка, съдържаща цялата схема на метална основа, необходима за интерфейса, използвана от пътника, за да избере и контролира неговите опции за развлечение за развлечение, осветление на седалките, надземен вентилатор , Електронно контролиран седалка за седалка, непрозрачност на сянката на прозореца и други функции.

За разлика от термореактивните материали, които се нуждаят от втвърдяване, за да произведат твърдостта, якостта и формата, необходими от частите, в които се правят, молекулярните структури на термопластичните композитни материали не се променят, когато се правят на части, според Дион.

В резултат на това термопластичните материали са далеч по-устойчиви на счупване върху удара от термореактивните материали, като същевременно предлагат подобни, ако не и по-силна, структурна здравина и здравина. „Така че можете да проектирате [части] до много по -тънки габарити“, каза Дион, което означава, че термопластичните части тежат по -малко от всички термореактивни части, които заменят, дори освен допълнителните намаления на теглото, произтичащи от факта, че термопластичните части не изискват метални винтове или закопчалки .

Термопластичните части за рециклиране също трябва да се окажат по -опростен процес от рециклирането на термореактивни части. В текущото състояние на технологията (и за известно време), необратимите промени в молекулната структура, произведени чрез излекуване на термореактивни материали, предотвратяват използването на рециклиран материал, за да се направят нови части с еквивалентна якост.

Рециклирането на термореактивни части включва смилане на въглеродните влакна в материала на малки дължини и изгаряне на сместа от влакна и слежи преди да я преработите. Материалът, получен за препроцесиране, е структурно по -слаб от термореактивната материал, от който е направена рециклираната част, така че рециклирането на термореактивни части в нови обикновено превръща „вторична структура в третичен“, казва Браун.

От друга страна, тъй като молекулните структури на термопластичните части не се променят в процесите на производство на части и части, които се присъединяват към части, те могат просто да бъдат разтопени в течна форма и да бъдат преработени на части толкова силни, колкото оригиналите, според Дион.

Дизайнерите на самолети могат да избират от богат избор от различни термопластични материали, които са на разположение, от които да избирате при проектирането и производството на части. „Доста широка гама от смоли“ е налична, в която могат да бъдат вградени едномерни нишки от въглеродни влакна или двуизмерни тъкани, произвеждайки различни свойства на материала, каза Дион. „Най-вълнуващите смоли са смолите с ниско разтопяване“, които се стопят при сравнително ниски температури и така могат да бъдат оформени и образувани при по-ниски температури.

Различните класове термопластици също предлагат различни свойства на твърдост (високи, средни и ниски) и цялостно качество, според Дион. Най-висококачествените смоли струват най-много, а достъпността представлява ахилесовата пета за термопластика в сравнение с термореактивните материали. Обикновено те струват повече от термореазолите, а производителите на самолети трябва да вземат предвид този факт в изчисленията си на проектиране на разходи/ползи, каза Браун.

Отчасти поради тази причина GKN аерокосмическото пространство и други ще продължат да се фокусират най -много върху термореактивните материали при производството на големи структурни части за самолети. Те вече използват широко термопластични материали, за да направят по -малки структурни части като Empennages, кормилни и спойлери. Скоро, обаче, когато с голям обем, нискотарифни производство на леки термопластични части стане рутинно, производителите ще ги използват много по-широко-особено на разрастващия се пазар на Evtol UAM, заключи Дион.

идват от Ainonline