Lug- vesel-materiale wat baie sterk saamgestelde strukturele onderdele vir vliegtuie is, is 'n lang tydperk vir die vervaardiging van koolstofvesel. ligter gewig.
Terwyl termoplastiese koolstofvesel-saamgestelde materiale 'ongeveer 'n geruime tyd' was, kon die vervaardigers van lugvaart eers onlangs hul wydverspreide gebruik oorweeg om vliegtuie te maak, insluitend primêre strukturele komponente, sê Stephane Dion, VP-ingenieurswese by Collins Aerospace se gevorderde strukture-eenheid.
Termoplastiese koolstofveselkomposiete bied moontlik AER-ruimtevaart OEM's verskeie voordele bo termoset-komposiete, maar tot onlangs kon vervaardigers nie onderdele uit termoplastiese komposiete teen hoë tariewe en teen lae koste maak nie, het hy gesê.
In die afgelope vyf jaar het OEM's begin kyk verder as om dele uit termosetmateriaal te maak, aangesien die toestand van koolstofvesel-saamgestelde deelvervaardigingswetenskap ontwikkel is, eerstens om harsinfusie en harsoordragvorming (RTM) tegnieke te gebruik om vliegtuie te maak, en dan dan te gebruik, en dan Om termoplastiese komposiete te gebruik.
GKN Aerospace het baie belê in die ontwikkeling van sy hars-infusie- en RTM-tegnologie vir die vervaardiging van groot vliegtuigstrukturele komponente bekostigbaar en teen hoë tariewe. GKN maak nou 'n 17-meter lange, enkel-stuk saamgestelde vleuel-spar met behulp van harsinfusievervaardiging, volgens Max Brown, VP van tegnologie vir GKN Aerospace se Horizon 3 Advanced-Technologies Initiative.
Volgens die Dion is OEM's se swaar saamgestelde beleggings in die afgelope paar jaar ook strategies aan die ontwikkeling van vermoëns ingesluit om die vervaardiging van termoplastiese onderdele moontlik te maak, volgens Dion.
Die opvallendste verskil tussen termoset en termoplastiese materiale lê in die feit dat termosetmateriaal in koue opberging gehou moet word voordat dit in dele gevorm word, en sodra dit gevorm is, moet 'n termosetgedeelte vir baie ure in 'n outoklaaf uithard. Die prosesse verg baie energie en tyd, en die produksiekoste van termosetonderdele is geneig om hoog te bly.
Die uitharding verander die molekulêre struktuur van 'n termoset onomkeerbaar, wat die deel sy krag gee. In die huidige stadium van tegnologiese ontwikkeling maak die genesing egter ook die materiaal in die deel ongeskik vir hergebruik in 'n primêre strukturele komponent.
Termoplastiese materiale benodig egter nie koelberging of bak as dit in dele gemaak word nie, volgens Dion. Dit kan in die finale vorm van 'n eenvoudige deel gestempel word - elke hakie vir die romprame in die Airbus A350 is 'n termoplastiese saamgestelde deel - of in 'n tussenstadium van 'n meer komplekse komponent.
Termoplastiese materiale kan op verskillende maniere aanmekaar gesweis word, waardeur ingewikkelde, hoogs gevormde dele van eenvoudige substrukture gemaak kan word. Volgens Dion word induksie-sweiswerk deesdae hoofsaaklik gebruik, wat slegs plat, konstante dikte van onderdele kan maak, volgens Dion. Collins is egter besig om vibrasie- en wrywing -sweistegnieke te ontwikkel om by termoplastiese onderdele aan te sluit, wat sodra dit gesertifiseer is, dit uiteindelik sal toelaat om 'werklik gevorderde komplekse strukture te produseer', het hy gesê.
Die vermoë om termoplastiese materiale saam te sweis om komplekse strukture te maak, stel vervaardigers in staat om die metaalskroewe, bevestigingsmiddels en skarniere wat deur termosetonderdele benodig word, weg te neem om aan te sluit en te vou, en sodoende 'n gewigsverminderingsvoordeel van ongeveer 10 persent, bruin ramings te skep.
Tog is termoplastiese komposiete beter aan metale as termoset -komposiete, volgens Brown. Terwyl industriële R & D daarop gemik is om praktiese toepassings vir die termoplastiese eiendom te ontwikkel, bly dit 'op 'n vroeë-volwassenheidsgereedheidsvlak', kan dit uiteindelik die lugvaartingenieurs komponente ontwerp wat baster-termoplastiese en metaal-geïntegreerde strukture bevat.
Een potensiële toepassing kan byvoorbeeld 'n een-stuk, liggewig vliegtuig-passasiersitplek wees wat al die metaalgebaseerde stroombane bevat wat nodig is vir die koppelvlak wat die passasier gebruik om sy of haar inflight-vermaakopsies, sitplekbeligting, oorhoofse waaier te kies en te beheer , elektronies gekontroleerde sitplek, vensterskadu -ondeursigtigheid en ander funksies.
In teenstelling met termosetmateriaal, wat die uitharding nodig het om die styfheid, sterkte en vorm te produseer wat benodig word uit die dele waarin hulle gemaak word, word die molekulêre strukture van termoplastiese saamgestelde materiale nie verander as dit in dele gemaak word nie, volgens Dion.
As gevolg hiervan, is termoplastiese materiale baie meer breukbestand teen impak as termosetmateriaal, terwyl dit soortgelyke, indien nie sterker, strukturele taaiheid en sterkte bied nie. 'U kan dus [dele] tot baie dunner meters ontwerp,' sê Dion, wat beteken dat termoplastiese onderdele minder weeg as enige termosetonderdele wat hulle vervang, selfs afgesien van die ekstra gewigsvermindering as gevolg van die feit dat termoplastiese dele nie metaalskroewe of bevestigingsmiddels benodig nie .
Herwinning van termoplastiese onderdele moet ook 'n eenvoudiger proses wees as die herwinning van termosetonderdele. By die huidige toestand van tegnologie (en vir 'n geruime tyd), verhoed die onomkeerbare veranderinge in die molekulêre struktuur wat geproduseer word deur termosetmateriaal te genees, die gebruik van herwinde materiaal om nuwe dele van gelykwaardige sterkte te maak.
Die herwinning van termosetonderdele behels die maal van die koolstofvesels in die materiaal in klein lengtes en die verbranding van die vesel-en-resin-mengsel voordat dit herverwerk word. Die materiaal wat vir herverwerking verkry is, is struktureel swakker as die termosetmateriaal waaruit die herwinde deel gemaak is, dus herwin termosetonderdele in nuwes omskep ''n sekondêre struktuur in 'n tersiêre een,' sê Brown.
Aan die ander kant, omdat die molekulêre strukture van termoplastiese dele nie verander in die onderdele-vervaardigings- en onderdele-aansluitingsprosesse nie, kan dit volgens Dion eenvoudig in vloeibare vorm gesmelt word en in dele so sterk soos die oorspronklikes herverwerk word.
Vliegtuigontwerpers kan kies uit 'n wye verskeidenheid verskillende termoplastiese materiale wat beskikbaar is om van die ontwerp en vervaardigingsonderdele te kies. '' N Pragtige verskeidenheid harsen 'is beskikbaar waarin eendimensionele koolstofveselfilamente of tweedimensionele weefsels ingebed kan word, wat verskillende materiële eienskappe lewer, het Dion gesê. 'Die opwindendste harsen is die lae-smelthars,' wat by relatiewe lae temperature smelt en so gevorm kan word en gevorm kan word by laer temperature.
Verskillende klasse termoplastiek bied ook verskillende styfheidseienskappe (hoog, medium en laag) en algehele kwaliteit, volgens Dion. Die harsen van die hoogste gehalte kos die meeste, en bekostigbaarheid verteenwoordig die Achilles-hak vir termoplastiek in vergelyking met termosetmateriaal. Brown het gewoonlik meer as termosette gekos, en vliegtuigvervaardigers moet die feit in hul berekening van koste/voordele -ontwerp oorweeg, het Brown gesê.
Gedeeltelik om hierdie rede sal GKN Aerospace en ander voortgaan om die meeste op termosetmateriaal te konsentreer wanneer groot strukturele onderdele vir vliegtuie vervaardig word. Hulle gebruik reeds termoplastiese materiale wyd in die vervaardiging van kleiner strukturele dele soos empennages, roere en bederfies. Maar binnekort, wanneer hoë volume, laekoste-vervaardiging van liggewig termoplastiese onderdele roetine word, sal vervaardigers dit baie meer gebruik-veral in die ontluikende Evtol UAM-mark, het Dion afgesluit.
kom van Ainonline
Postyd: Aug-08-2022