jaunums

Ilgi paļaujoties uz termoset oglekļa šķiedras materiāliem, lai izgatavotu gaisa kuģus ļoti spēcīgas kompozītu strukturālās detaļas, kosmosa oriģinālo iekārtu ražotāji tagad ietver citu oglekļa šķiedras materiālu klasi, jo tehnoloģiskie sasniegumi sola automatizētu jaunu, kas nav virsotnes detaļu ražošana ar lielu apjomu, zemām izmaksām un vieglāks svars.

Kaut arī termoplastisko oglekļa šķiedras kompozītmateriālu materiāli “ir bijuši jau ilgu laiku”, tikai nesen kosmiskās aviācijas ražotāji varēja apsvērt to plaši izplatīto izmantošanu gaisa kuģu detaļu izgatavošanā, ieskaitot primāros konstrukcijas komponentus, sacīja Stefans Dions, VP inženierija Collins Aerospace uzlaboto struktūru vienībā.

Termoplastiskie oglekļa šķiedras kompozīti potenciāli piedāvā kosmosa oriģinālajiem ražotājiem vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar termoset kompozītiem, bet vēl nesen ražotāji nevarēja izgatavot detaļas no termoplastiskiem kompozītiem ar augstām ātruma un par zemām izmaksām, viņš sacīja.

Pēdējo piecu gadu laikā oriģinālo iekārtu ražotāji ir sākuši meklēt, pārsniedzot detaļas no termoset materiāliem, jo ​​tika izstrādāts oglekļa šķiedras kompozītmateriālu daļas ražošanas zinātne, vispirms izmantot sveķu infūzijas un sveķu pārneses veidņu (RTM) paņēmienus, lai izveidotu gaisa kuģu daļas, un pēc tam Lai izmantotu termoplastiskos kompozītus.

GKN Aerospace ir ieguldījis lielus ieguldījumus, izstrādājot savu sveķu infūziju un RTM tehnoloģiju lielo gaisa kuģu strukturālo komponentu ražošanai par pieņemamu cenu un ar augstu ātrumu. GKN tagad izgatavo 17 metru garu, viengabala kompozītmateriālu spārnu spar, izmantojot sveķu infūzijas ražošanu, saskaņā ar Max Brown, GKN Aerospace iniciatīvas GKN Aerospace 3 uzlaboto tehnoloģiju tehnoloģiju viceprezidentu.

Ory OEM smagās kompozītmateriālu ražošanas ieguldījumi pēdējos gados ir arī ietvēruši stratēģiski tērēšanu attīstības iespējām, lai ļautu lielā apjomā ražot termoplastiskas detaļas, liecina Diona dati.

Visievērojamākā atšķirība starp termosetu un termoplastiskajiem materiāliem ir saistīta ar to, ka termoset materiāli ir jāglabā aukstā glabāšanā, pirms tie tiek veidoti detaļās, un pēc formas thermoset daļai daudzas stundas jāatstāj autoklāvā. Procesiem ir nepieciešama liela enerģija un laiks, un tāpēc termoset detaļu ražošanas izmaksas mēdz saglabāties augstas.

Kālēšana maina termoseta kompozīta molekulāro struktūru neatgriezeniski, piešķirot daļai tās izturību. Tomēr pašreizējā tehnoloģiskās attīstības posmā sacietēšana arī padara materiālu daļā nepiemērotu atkārtotai izmantošanai primārajā strukturālajā komponentā.

Tomēr termoplastiskajiem materiāliem nav nepieciešama auksta uzglabāšana vai cepšana, ja tās tiek izgatavotas daļās, saskaņā ar Dionu. Tos var iezīmēt vienkāršas daļas galīgajā formā - katra stiprinājuma iekavās fizelāžas rāmjiem Airbus A350 ir termoplastiska kompozīta daļa - vai sarežģītāka komponenta starpposma posmā.

Termoplastiskos materiālus var sametināt kopā dažādos veidos, ļaujot no vienkāršām apakšstruktūrām izgatavot sarežģītas, ļoti formas daļas. Mūsdienās galvenokārt tiek izmantota indukcijas metināšana, kas ļauj no apakšpunktiem izgatavot tikai plakanas, pastāvīgas biezuma daļas. Tomēr Kolinss izstrādā vibrācijas un berzes metināšanas paņēmienus, lai apvienotu termoplastiskās detaļas, kuras pēc sertifikāta tā sagaida, ka galu galā ļaus tai radīt “patiesi progresīvas sarežģītas struktūras”, viņš sacīja.

Iespēja samierināt termoplastiskos materiālus sarežģītu struktūru izgatavošanai ļauj ražotājiem atbrīvoties no metāla skrūvēm, stiprinājumiem un eņģēm, kas vajadzīgas termoset detaļām savienošanai un salocīšanai, tādējādi radot svara samazināšanas ieguvumu-apmēram 10 procenti, brūni aplēsi.

Tomēr termoplastiskie kompozītmateriāli ir labāki saistīti ar metāliem nekā termoset kompozītmateriāli, vēsta Brauns. Kaut arī rūpniecības pētniecības un attīstības mērķis ir izstrādāt praktiskus pielietojumus šai termoplastiskajai īpašībai joprojām “agrīnā mēneša tehnoloģijas gatavības līmenī”, tas galu galā varētu ļaut kosmosa inženieriem projektēt komponentus, kas satur hibrīda termoplastiskus un metālus integrētas struktūras.

Piemēram, viens potenciālais pielietojums varētu būt viengabalains, viegls aviobiļešu pasažieru sēdeklis, kurā ir visas uz metāla bāzes shēmas, kas nepieciešama interfeisam, ko pasažieris izmanto, lai izvēlētos un kontrolētu savas lidojuma izklaides iespējas, sēdekļa apgaismojumu, augšējo ventilatoru , elektroniski kontrolēta sēdekļa atkale, loga ēnas necaurredzamība un citas funkcijas.

Atšķirībā no termoseta materiāliem, kuriem nepieciešama sacietēšana, lai iegūtu stīvumu, izturību un formu, kas nepieciešama no tām izgatavotajām detaļām, termoplastisko kompozītmateriālu molekulārās struktūras nemainās, ja tās izgatavo daļās, saskaņā ar Dionu.

Rezultātā termoplastiskie materiāli ir daudz vairāk izturīgāki pret triecieniem, nevis termoset materiāliem, vienlaikus piedāvājot līdzīgu, ja ne spēcīgāku strukturālu izturību un izturību. "Tātad jūs varat noformēt [daļas] uz daudz plānākiem mērinstrumentiem," sacīja Dion, kas nozīmē, ka termoplastiskās detaļas sver mazāk nekā jebkuras termoset daļas, kuras tās aizstāj, pat neatkarīgi no papildu svara samazināšanas, kas rodas faktiskā, termoplastiskām detaļām nav vajadzīgas metāla skrūves vai stiprinājumi Apvidū

Termoplastisko detaļu pārstrādei vajadzētu arī pierādīt vienkāršāku procesu nekā pārstrādes termoset detaļas. Pašreizējā tehnoloģiju līmenī (un kādu laiku nākamo laiku) neatgriezeniskas izmaiņas molekulārajā struktūrā, ko rada sacietēšanas termoseta materiāli, neļauj izmantot pārstrādātu materiālu, lai izveidotu jaunas līdzvērtīgas stiprības daļas.

Pārstrāde termoseta detaļas ietver oglekļa šķiedru sasmalcināšanu materiālā nelielā garumā un šķiedrvielu un rezina maisījuma sadedzināšanu pirms tā atkārtotas apstrādes. Pārpublicēšanai iegūtais materiāls ir strukturāli vājāks nekā termoseta materiāls, no kura tika izgatavots pārstrādātā daļa, tāpēc pārstrādes termoset daļas jaunajās parasti “sekundārā struktūra pārvērš terciāro struktūru”, sacīja Brauns.

No otras puses, tā kā termoplastisko detaļu molekulārās struktūras nemainās ar detaļām ražošanas un detaļām saistītos procesos, tās var vienkārši izkausēt šķidrā formā un pārstrādāt daļās, kas ir tikpat spēcīgas kā oriģināli, saskaņā ar Dionu.

Gaisa kuģu dizaineri var izvēlēties no plašu dažādu termoplastisko materiālu klāsta, no kuriem izvēlēties, no kuriem izvēlēties detaļu projektēšanā un ražošanā. Ir pieejams “diezgan plašs sveķu klāsts”, kurā var iestrādāt viendimensiju oglekļa šķiedras pavedienus vai divdimensiju aužus, radot dažādas materiāla īpašības, sacīja Dions. “Visaizraujošākie sveķi ir zemu kausējumu sveķi”, kas izkūst salīdzinoši zemā temperatūrā, un tāpēc tos var veidot un veidoties zemākā temperatūrā.

Saskaņā ar Dionu dažādas termoplastikas klases piedāvā arī atšķirīgas stingrības īpašības (augstas, vidējas un zemas) un vispārējas kvalitātes. Augstākās kvalitātes sveķi maksā visvairāk, un pieejamība apzīmē Ahileja papēdi termoplastikai, salīdzinot ar termoset materiāliem. Parasti tie maksā vairāk nekā termoseti, un gaisa kuģu ražotājiem ir jāņem vērā šis fakts izmaksu/ieguvumu projektēšanas aprēķinos, sacīja Brauns.

Daļēji šī iemesla dēļ GKN Aerospace un citi visvairāk koncentrēsies uz termoset materiāliem, ražojot lielas gaisa kuģu konstrukcijas detaļas. Viņi jau izmanto termoplastiskos materiālus, veidojot mazākas strukturālas detaļas, piemēram, Empennages, stūres un spoilerus. Drīz, kad lielā apjoma, lētu, vieglu termoplastisko detaļu ražošana kļūst par ikdienas rutīnu, ražotāji tos izmantos daudz plašāk-it īpaši plaukstošajā EVTOL UAM tirgū, secināja Dion.

Nāc no Ainonline