lajme

Të varur prej kohësh në materialet termoset me fibër karboni për prodhimin e pjesëve strukturore shumë të forta të përbëra për avionët, OEM-të e hapësirës ajrore tani po përqafojnë një klasë tjetër të materialeve me fibër karboni pasi përparimet teknologjike premtojnë prodhimin e automatizuar të pjesëve të reja jo termoset me volum të lartë, me kosto të ulët dhe peshë më të lehtë.

Ndërsa materialet e përbërë termoplastikë me fibër karboni "kanë ekzistuar për një kohë të gjatë", vetëm kohët e fundit prodhuesit e hapësirës ajrore mund të marrin në konsideratë përdorimin e tyre të përhapur në prodhimin e pjesëve të avionëve, duke përfshirë përbërësit kryesorë strukturorë, tha Stephane Dion, inxhinieri zëvendësues në njësinë e Strukturave të Avancuara të Collins Aerospace.

Kompozitat termoplastike me fibër karboni u ofrojnë potencialisht OEM-ve të hapësirës ajrore disa avantazhe mbi përbërjet termoset, por deri vonë prodhuesit nuk mund të bënin pjesë nga kompozita termoplastike me tarifa të larta dhe me kosto të ulët, tha ai.

Në pesë vitet e fundit, OEM-të kanë filluar të shikojnë përtej prodhimit të pjesëve nga materialet termoset ndërsa u zhvillua gjendja e shkencës së prodhimit të pjesëve të përbërë nga fibra karboni, së pari për të përdorur teknikat e infuzionit të rrëshirës dhe formimit të transferimit të rrëshirës (RTM) për të bërë pjesë avionësh, dhe më pas për të përdorur kompozita termoplastikë.

GKN Aerospace ka investuar shumë në zhvillimin e teknologjisë së saj të infuzionit me rrëshirë dhe RTM për prodhimin e komponentëve strukturorë të avionëve të mëdhenj në mënyrë të përballueshme dhe me tarifa të larta. GKN tani prodhon një krahë të përbërë prej 17 metrash, me një pjesë të vetme, duke përdorur prodhimin e infuzionit të rrëshirës, ​​sipas Max Brown, shef i teknologjisë për iniciativën e teknologjive të avancuara Horizon 3 të GKN Aerospace.

Investimet e rënda të prodhimit të përbërë nga OEM në vitet e fundit kanë përfshirë gjithashtu shpenzime strategjike për zhvillimin e aftësive për të lejuar prodhimin me volum të lartë të pjesëve termoplastike, sipas Dion.

Dallimi më i dukshëm midis materialeve termoset dhe termoplastikës qëndron në faktin se materialet termoset duhet të mbahen në ruajtje të ftohtë përpara se të formohen në pjesë, dhe pasi të formohet, një pjesë termoset duhet t'i nënshtrohet forcimit për shumë orë në një autoklave. Proceset kërkojnë shumë energji dhe kohë, dhe kështu kostot e prodhimit të pjesëve termoset priren të mbeten të larta.

Kurimi ndryshon strukturën molekulare të një përbërje termoset në mënyrë të pakthyeshme, duke i dhënë pjesës forcën e saj. Megjithatë, në fazën aktuale të zhvillimit teknologjik, kurimi gjithashtu e bën materialin në pjesën e papërshtatshme për ripërdorim në një komponent strukturor parësor.

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

Materialet termoplastike mund të saldohen së bashku në mënyra të ndryshme, duke lejuar që pjesët komplekse, me formë të lartë të bëhen nga nën-struktura të thjeshta. Sot përdoret kryesisht saldimi me induksion, i cili lejon që vetëm pjesët e sheshta, me trashësi konstante të bëhen nga nën-pjesë, sipas Dion. Megjithatë, Collins po zhvillon teknika saldimi me dridhje dhe fërkime për bashkimin e pjesëve termoplastike, të cilat pasi të certifikohen pritet që përfundimisht ta lejojnë atë të prodhojë "struktura komplekse vërtet të avancuara", tha ai.

Aftësia për të bashkuar materialet termoplastike për të bërë struktura komplekse i lejon prodhuesit të heqin vidhat metalike, fiksuesit dhe menteshat e kërkuara nga pjesët termoset për bashkim dhe palosje, duke krijuar kështu një përfitim të reduktimit të peshës prej rreth 10 përqind, vlerëson Brown.

Megjithatë, përbërësit termoplastikë lidhen më mirë me metalet sesa kompozitat termoset, sipas Brown. Ndërsa Kërkimi dhe Zhvillimi industrial që synon zhvillimin e aplikacioneve praktike për atë veti termoplastike mbetet "në një nivel gatishmërie teknologjike të pjekurisë së hershme", përfundimisht mund të lejojë inxhinierët e hapësirës ajrore të projektojnë komponentë që përmbajnë struktura hibride të integruara termoplastike dhe metalike.

Një aplikacion i mundshëm mund të jetë, për shembull, një ndenjëse e lehtë për pasagjerët e avionit, e cila përmban të gjithë qarkun e bazuar në metal të nevojshëm për ndërfaqen e përdorur nga pasagjeri për të zgjedhur dhe kontrolluar opsionet e tij/saj argëtuese gjatë fluturimit, ndriçimin e sediljeve, ventilatorin lart. , mbështetja e sediljes me kontroll elektronik, tejdukshmëria e hijes së dritares dhe funksione të tjera.

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

Si rezultat, materialet termoplastike janë shumë më rezistente ndaj thyerjes pas goditjes sesa materialet termoset ndërsa ofrojnë rezistencë dhe forcë të ngjashme, nëse jo më të fortë, 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 termoset që ata zëvendësojnë, edhe me përjashtim të reduktimeve shtesë të peshës që vijnë nga fakti që pjesët termoplastike nuk kërkojnë vida ose lidhëse metalike. .

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

Riciklimi i pjesëve termoset përfshin bluarjen e fibrave të karbonit në material në gjatësi të vogla dhe djegien e përzierjes së fibrave dhe rrëshirës përpara se ta ripërpunoni atë. Materiali i marrë për ripërpunim është strukturalisht më i dobët se materiali termoset nga i cili është bërë pjesa e ricikluar, kështu që riciklimi i pjesëve termoset në të reja zakonisht e kthen "një strukturë dytësore në një terciare", tha Brown.

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

Projektuesit e avionëve mund të zgjedhin nga një përzgjedhje e gjerë e materialeve të ndryshme termoplastike të disponueshme për të zgjedhur në projektimin dhe prodhimin e pjesëve. "Një gamë mjaft e gjerë rrëshirash" është e disponueshme në të cilën mund të futen fije njëdimensionale të fibrave karboni ose thurje dydimensionale, duke prodhuar veti të ndryshme materiale, tha Dion. "Rrëshirat më emocionuese janë rrëshirat me shkrirje të ulët", të cilat shkrihen në temperatura relativisht të ulëta dhe kështu mund të formohen dhe formohen në temperatura më të ulëta.

Sipas Dion, klasa të ndryshme të termoplastikës ofrojnë gjithashtu veti të ndryshme të ngurtësisë (të lartë, të mesme dhe të ulët) dhe cilësi të përgjithshme. Rrëshirat me cilësi më të lartë kushtojnë më shumë dhe përballueshmëria përfaqëson thembra e Akilit për termoplastikë në krahasim me materialet termoset. Në mënyrë tipike, ato kushtojnë më shumë se termoset, dhe prodhuesit e avionëve duhet ta marrin parasysh këtë fakt në llogaritjet e tyre të projektimit të kostos/përfitimit, tha Brown.

Pjesërisht për këtë arsye, GKN Aerospace dhe të tjerët do të vazhdojnë të përqendrohen më së shumti në materialet termoset kur prodhojnë pjesë të mëdha strukturore për avionë. Ata tashmë përdorin gjerësisht materiale termoplastike në prodhimin e pjesëve më të vogla strukturore, të tilla si zgavrat, timonët dhe spoilerët. Megjithatë, së shpejti, kur prodhimi me vëllim të lartë dhe me kosto të ulët të pjesëve termoplastike të lehta të bëhet rutinë, prodhuesit do t'i përdorin ato shumë më gjerësisht - veçanërisht në tregun në rritje eVTOL UAM, përfundoi Dion.

vijnë nga ainonline