haberler

Uçak için çok güçlü kompozit yapısal parçalar yapmak için termoset karbon fiber malzemelere uzun süre bağımlı olan havacılık ve uzay OEM'leri, teknolojik gelişmeler yüksek hacim, düşük maliyetli yeni termoset olmayan parçaların otomatik olarak üretimine vaat ettikçe başka bir karbon fiber malzeme sınıfını kucaklıyor. daha hafif ağırlık.

Termoplastik karbon fiber kompozit malzemeler “uzun zamandır” olsa da, son zamanlarda havacılık üreticileri, birincil yapısal bileşenler de dahil olmak üzere uçak parçalarının yapımında yaygın kullanımlarını düşünebilirler.

Termoplastik karbon fiber kompozitler potansiyel olarak havacılık OEM'lerine termoset kompozitlere göre çeşitli avantajlar sunuyor, ancak yakın zamana kadar üreticilerin termoplastik kompozitlerden parçaları yüksek oranlarda ve düşük maliyetle yapamadıklarını söyledi.

Son beş yılda, OEM'ler, önce reçine infüzyonu ve reçine infüzyonu ve daha sonra uçak parçaları yapmak için reçine infüzyonu (RTM) tekniklerini kullanan karbon fiber kompozit parça üretim biliminin durumu olarak termoset malzemelerin parçalarını yapmanın ötesine bakmaya başladı ve termoplastik kompozitler kullanmak.

GKN Aerospace, büyük uçak yapısal bileşenlerinin uygun bir şekilde ve yüksek oranlarda üretimi için reçine etkisi ve RTM teknolojisini geliştirmeye büyük yatırım yaptı. GKN Aerospace'in Horizon 3 Advanced-Technologies girişimi için teknoloji başkan yardımcısı Max Brown'a göre, GKN şimdi reçine infüzyon üretimi kullanarak 17 metrelik, tek parçalı kompozit kanat bir spar yapıyor.

Dion'a göre, OEM'lerin son birkaç yıldaki ağır kompozit üretim yatırımları, termoplastik parçaların yüksek hacimli üretimine izin vermek için stratejik olarak harcamayı da içeriyordu.

Termoset ve termoplastik malzemeler arasındaki en dikkate değer fark, termoset malzemelerinin parçalara şekillenmeden önce soğuk depoda tutulması ve şekillendikten sonra, bir termoset parçasının bir otoklavda saatlerce kürlenmesi gerektiği gerçeğinde yatmaktadır. Süreçler çok fazla enerji ve zaman gerektirir ve bu nedenle termoset parçalarının üretim maliyetleri yüksek kalma eğilimindedir.

Kürleme, bir termoset kompozitin moleküler yapısını geri dönüşü olmayan bir şekilde değiştirir ve parçaya gücünü verir. Bununla birlikte, teknolojik gelişimin mevcut aşamasında, kürleme aynı zamanda birincil yapısal bileşende yeniden kullanım için uygun olmayan parçadaki malzemeyi de sağlar.

Bununla birlikte, Dion'a göre, termoplastik malzemeler parçalara ayrıldığında soğuk depolama veya pişirme gerektirmez. Airbus A350'deki gövde çerçeveleri için her bir braket - termoplastik bir kompozit parça - veya daha karmaşık bir bileşenin ara aşamasına kadar basit bir parçanın son şekline damgalanabilirler.

Termoplastik malzemeler, çeşitli şekillerde kaynaklanabilir, bu da karmaşık, yüksek şekilli parçaların basit alt yapılardan yapılmasına izin verir. Dion'a göre bugün indüksiyon kaynağı, sadece düz, sabit kalınlık parçalarının alt parçalardan yapılmasına izin veriyor. Bununla birlikte, Collins termoplastik parçalara katılmak için titreşim ve sürtünme kaynak teknikleri geliştiriyor, bu da bir zamanlar sertifikalı olmasını bekliyor, sonunda “gerçekten gelişmiş karmaşık yapılar” üretmesine izin verecek.

Termoplastik malzemeleri karmaşık yapılar yapmak için bir araya getirme yeteneği, üreticilerin birleştirme ve katlama için termoset parçalarının gerektirdiği metal vidaları, bağlantı elemanlarını ve menteşeleri ortadan kaldırmalarını sağlar, böylece kahverengi tahminlere göre yaklaşık yüzde 10 ağırlık azaltma faydası yaratır.

Yine de, termoplastik kompozitler Brown'a göre, termoset kompozitlerden daha iyi metallere bağlanır. Bu termoplastik özellik için pratik uygulamalar geliştirmeyi amaçlayan endüstriyel Ar-Ge, “erken dönem teknolojisi hazır olma seviyesinde” kalırken, havacılık mühendislerinin hibrid termoplastik ve metal entegre yapılar içeren bileşenler tasarlamasına izin verebilir.

Potansiyel bir uygulama, örneğin, yolcu tarafından uçurum eğlence seçeneklerini, koltuk aydınlatmasını, havai fanını seçmek ve kontrol etmek için kullanılan arayüz için gerekli olan tüm metal tabanlı devreyi içeren tek parça, hafif bir uçağı yolcu koltuğu olabilir. , elektronik olarak kontrol edilen koltuk yasağı, pencere gölgesi opaklığı ve diğer işlevler.

Dion'a göre, yapıldıkları parçalardan gereken sertlik, mukavemet ve şekli üretmek için kürlenmeye ihtiyaç duyan termoset malzemelerin aksine, termoplastik kompozit malzemelerin moleküler yapıları parçalara ayrıldığında değişmez.

Sonuç olarak, termoplastik malzemeler, daha güçlü olmasa da, yapısal tokluk ve mukavemet sunarken, termoset malzemelerinden çok daha fazla kırığa dirençlidir. Termoplastik parçalar, termoplastik parçalar, termoplastik parçalardan kaynaklanan ek ağırlık azaltımlarından ayrı olarak bile, metal vidalar veya bağlantı elemanları gerektirmediği için, “parçaları çok daha ince göstergelere tasarlayabilirsiniz” dedi. .

Termoplastik parçaların geri dönüştürülmesi, termoset parçalarının geri dönüşümünden daha basit bir işlemi kanıtlamalıdır. Mevcut teknoloji durumunda (ve bir süre için), termoset malzemelerin iyileştirilmesiyle üretilen moleküler yapıdaki geri dönüşümsüz değişiklikler, eşdeğer mukavemetin yeni kısımlarını yapmak için geri dönüştürülmüş malzemenin kullanılmasını önler.

Geri dönüşüm termoset parçaları, malzemedeki karbon liflerinin küçük uzunluklara öğütülmesini ve yeniden işlemeden önce fiber ve rezin karışımını yakmayı içerir. Yeniden işleme için elde edilen malzeme yapısal olarak, geri dönüştürülmüş parçanın yapıldığı termoset malzemeden daha zayıftır, bu nedenle termoset parçalarının geri dönüşümü yeni olanlara geri dönüşüm tipik olarak “ikincil bir yapıyı üçüncül bir yapıya dönüştürür” dedi Brown.

Öte yandan, termoplastik parçaların moleküler yapıları, parçalar üretimi ve parçalara birleştirme süreçlerinde değişmediğinden, Dion'a göre, sadece sıvı forma eritilebilir ve orijinaller kadar güçlü parçalara yerleştirilebilirler.

Uçak tasarımcıları, tasarım ve üretim parçalarında seçim yapabileceğiniz çok çeşitli farklı termoplastik malzemeler arasından seçim yapabilir. Dion, “Oldukça geniş bir reçineler”, farklı malzeme özellikleri üreterek tek boyutlu karbon fiber filamentlerin veya iki boyutlu örgülerin gömülebileceği mevcuttur. “En heyecan verici reçineler, nispeten düşük sıcaklıklarda eriyen ve böylece daha düşük sıcaklıklarda şekillendirilebilen ve oluşturulabilen düşük eriyen reçinelerdir.

Dion'a göre farklı termoplastik sınıfları farklı sertlik özellikleri (yüksek, orta ve düşük) ve genel kalite sunar. En yüksek kaliteli reçineler en pahalıya mal olur ve satın alınabilirlik termoset malzemelere kıyasla termoplastikler için Aşil topuğunu temsil eder. Tipik olarak, termosetlerden daha pahalıya mal olurlar ve uçak üreticileri bu gerçeği maliyet/fayda tasarımı hesaplamalarında düşünmelidir, dedi Brown.

Kısmen bu nedenle, GKN Aerospace ve diğerleri, uçaklar için büyük yapısal parçalar üretirken en çok termoset malzemelere odaklanmaya devam edecektir. Zaten impensages, dümen ve spoiler gibi daha küçük yapısal parçalar yapmak için termoplastik malzemeler kullanıyorlar. Ancak yakında, yüksek hacimli, düşük maliyetli hafif termoplastik parçaların üretimi rutin hale geldiğinde, üreticiler onları çok daha geniş bir şekilde kullanacaklar-özellikle gelişen EVTOL UAM pazarında, Dion.

Ainonline'dan gel