lajme

Përkrahni gjatë materialeve me fibër karboni termoset për të bërë pjesë strukturore të përbëra shumë të forta për aeroplanët, OEM-të e hapësirës ajrore tani po përqafojnë një klasë tjetër të materialeve me fibër karboni pasi përparimet teknologjike premtojnë prodhim të automatizuar të pjesëve të reja jo-termoset me vëllim të lartë, me kosto të ulët dhe me kosto të ulët dhe peshë më e lehtë.

Ndërsa materialet e përbëra termoplastike me fibër karboni "kanë qenë rreth një kohë të gjatë", vetëm kohët e fundit prodhuesit e hapësirës ajrore mund të konsiderojnë përdorimin e tyre të gjerë në bërjen e pjesëve të avionëve, përfshirë përbërësit primarë strukturorë, tha Stephane Dion, VP Engineering në njësinë e strukturave të përparuara të Collins Aerospace.

Kompozitat termoplastike të fibrave të karbonit potencialisht ofrojnë OEM të hapësirës ajrore disa avantazhe ndaj kompozitave të termoseteve, por deri vonë prodhuesit nuk mund të bënin pjesë nga kompozitat termoplastike me ritme të larta dhe me kosto të ulët, tha ai.

Në pesë vitet e kaluara, OEM-të kanë filluar të shikojnë përtej bërjes së pjesëve nga materialet e termoseteve si gjendja e shkencës së prodhimit të pjesëve të përbëra me fibër karboni të zhvilluar, së pari për të përdorur teknikat e infuzionit të rrëshirës dhe transferimit të rrëshirës (RTM) për të bërë pjesë të avionëve, dhe pastaj për të përdorur kompozita termoplastike.

GKN Aerospace ka investuar shumë në zhvillimin e infuzionit të saj të rrëshirës dhe teknologjisë RTM për prodhimin e përbërësve të mëdhenj strukturorë të avionëve në mënyrë të përballueshme dhe me norma të larta. GKN tani bën një spar të krahut të përbërë me 17 metra të gjatë, me një copë, duke përdorur prodhimin e infuzionit të rrëshirës, ​​sipas Max Brown, VP të teknologjisë për iniciativën e GKN Aerospace's Horizon 3 të teknologjisë së përparuar.

Investimet e rënda të prodhimit të përbërë të OEM-ve në vitet e kaluara gjithashtu kanë përfshirë shpenzimet në mënyrë strategjike për zhvillimin e aftësive për të lejuar prodhimin me vëllim të lartë të pjesëve termoplastike, sipas Dion.

Dallimi më i dukshëm midis materialeve termoset dhe termoplastike qëndron në faktin se materialet termoset duhet të mbahen në ruajtje të ftohtë përpara se të formohen në pjesë, dhe pasi të jetë në formë, një pjesë termoset duhet të pësojë shërimin për shumë orë në një autoklavë. Proceset kërkojnë shumë energji dhe kohë, dhe kështu kostot e prodhimit të pjesëve të termoseteve kanë tendencë të mbeten të larta.

Shërimi ndryshon strukturën molekulare të një termoset të përbërë nga pakthyeshmërinë, duke i dhënë pjesës forcën e saj. Sidoqoftë, në fazën aktuale të zhvillimit teknologjik, kurimi gjithashtu e bën materialin në pjesën e papërshtatshme për ripërdorim në një përbërës strukturor parësor.

Sidoqoftë, materialet termoplastike nuk kërkojnë ruajtje të ftohtë ose pjekje kur bëhen në pjesë, sipas Dion. Ato mund të vulosen në formën përfundimtare të një pjese të thjeshtë - çdo kllapa për kornizat e fuselave në Airbus A350 është një pjesë e përbërë termoplastike - ose në një fazë të ndërmjetme të një komponenti më kompleks.

Materialet termoplastike mund të bashkohen së bashku në mënyra të ndryshme, duke lejuar që pjesët komplekse, me shumë formë të bëhen nga nën-struktura të thjeshta. Sot përdorimi i saldimit të induksionit përdoret kryesisht, i cili lejon që vetëm pjesët e rrafshëta, të trasha të vazhdueshme të bëhen nga nën-pjesët, sipas Dion. Sidoqoftë, Collins po zhvillon teknika të saldimit të dridhjeve dhe fërkimit për bashkimin e pjesëve termoplastike, të cilat dikur e çertifikuan që pret që përfundimisht do ta lejojë atë të prodhojë "struktura komplekse me të vërtetë të përparuara", tha ai.

Aftësia për të bashkuar materiale termoplastike për të bërë struktura komplekse lejon prodhuesit të heqin dorë nga vida metalike, fasteners dhe varet e kërkuara nga pjesët e termoseteve për bashkimin dhe palosjen, duke krijuar kështu një përfitim të uljes së peshës prej rreth 10 përqind, vlerësime kafe.

Megjithatë, kompozitat termoplastike lidhen më mirë me metale sesa kompozitat e termoseteve, sipas Brown. Ndërsa R&D industriale synonte zhvillimin e aplikacioneve praktike për atë pronë termoplastike mbetet "në një nivel të gatishmërisë së teknologjisë së pjekurisë së hershme", përfundimisht mund të lejojë që inxhinierët e hapësirës ajrore të hartojnë përbërës që përmbajnë struktura të integruara termoplastike dhe metalike hibride.

Një aplikim i mundshëm, për shembull, mund të jetë një vend i pasagjerit me një copë, të lehtë të pasagjerit që përmban të gjithë qarkun me bazë metalike të nevojshme për ndërfaqen e përdorur nga pasagjeri për të zgjedhur dhe kontrolluar opsionet e tij të argëtimit të tij / saj, ndriçimi i sediljeve, tifoz i sipërm , mbështjellës i sediljes së kontrolluar në mënyrë elektronike, opaciteti i hijes së dritares dhe funksione të tjera.

Për dallim nga materialet termoset, të cilat kanë nevojë për shërimin për të prodhuar ngurtësinë, forcën dhe formën e kërkuar nga pjesët në të cilat ato bëhen, strukturat molekulare të materialeve të përbëra termoplastike nuk ndryshojnë kur bëhen në pjesë, sipas Dion.

Si rezultat, materialet termoplastike janë shumë më rezistente ndaj frakturës pas ndikimit sesa materialet termoset ndërsa ofrojnë ashpërsi dhe forcë strukturore të ngjashme, nëse jo më të forta, strukturore. "Kështu që ju mund të dizajnoni [pjesë] në matës shumë më të hollë," tha Dion, që do të thotë se pjesët termoplastike peshojnë më pak se çdo pjesë e termoseteve që ata zëvendësojnë, madje edhe përveç uljeve shtesë të peshës që vijnë nga fakti që pjesët termoplastike nuk kërkojnë vida metalike ose fasteners .

Riciklimi i pjesëve termoplastike gjithashtu duhet të dëshmojë një proces më të thjeshtë sesa riciklimin e pjesëve të termoseteve. Në gjendjen e tanishme të teknologjisë (dhe për ca kohë që do të vijë), ndryshimet e pakthyeshme në strukturën molekulare të prodhuara nga shërimi i materialeve termoset parandalojnë përdorimin e materialit të ricikluar për të bërë pjesë të reja me forcë ekuivalente.

Pjesët e termoseteve të riciklimit përfshin bluarjen e fibrave të karbonit në material në gjatësi të vogla dhe djegien e përzierjes së fibrave dhe resinës përpara se ta ripërcaktoni atë. Materiali i marrë për ripërpunim është strukturor më i dobët se sa materiali termoset nga i cili u bë pjesa e ricikluar, kështu që riciklimi i pjesëve të termoseteve në të reja zakonisht e kthejnë "një strukturë sekondare në një terciar", tha Brown.

Nga ana tjetër, për shkak se strukturat molekulare të pjesëve termoplastike nuk ndryshojnë në proceset e prodhimeve të pjesëve dhe pjesët e bashkimit, ato thjesht mund të shkrihen në formë të lëngshme dhe të ripërpunohen në pjesë aq të forta sa origjinalet, sipas Dion.

Dizajnerët e avionëve mund të zgjedhin nga një përzgjedhje e gjerë e materialeve të ndryshme termoplastike në dispozicion për të zgjedhur në pjesët e projektimit dhe prodhimit. "Një gamë mjaft e gjerë e rrëshirave" është në dispozicion në të cilën mund të përfshihen filamente një-dimensionale të fibrave të karbonit ose endje dy-dimensionale, duke prodhuar veti të ndryshme materiale, tha Dion. "Rrëshirat më emocionuese janë rrëshirat e shkrirë të ulët", të cilat shkrihen në temperatura relativisht të ulëta dhe kështu mund të formohen dhe formohen në temperatura më të ulëta.

Klasa të ndryshme të termoplastikës gjithashtu ofrojnë veti të ndryshme të ngurtësisë (të larta, të mesme dhe të ulëta) dhe cilësi të përgjithshme, sipas Dion. Rrëshirat me cilësi më të lartë kushtojnë më shumë, dhe përballueshmëria paraqet thembra e Akilit për termoplastikë në krahasim me materialet e termoseteve. Në mënyrë tipike, ato kushtojnë më shumë sesa termosete, dhe prodhuesit e avionëve duhet ta konsiderojnë atë fakt në llogaritjet e tyre të dizajnit të kostos/përfitimit, tha Brown.

Pjesërisht për këtë arsye, GKN Hapësirë ​​ajrore dhe të tjerët do të vazhdojnë të përqendrohen më shumë në materialet e termoseteve kur prodhojnë pjesë të mëdha strukturore për avionët. Ata tashmë përdorin materiale termoplastike gjerësisht në bërjen e pjesëve më të vogla strukturore siç janë empennages, rudders dhe spoilers. Së shpejti, megjithatë, kur prodhimi me vëllim të lartë, me kosto të ulët të pjesëve termoplastike të lehta bëhet rutinë, prodhuesit do t'i përdorin ato shumë më gjerësisht-veçanërisht në tregun në rritje Evtol UAM, përfunduan Dion.

vijnë nga Ainonline