νέα

Μακρά εξαρτάται από υλικά από θερμόπλοκα άνθρακα για την κατασκευή πολύ ισχυρών σύνθετων δομικών εξαρτημάτων για αεροσκάφη, οι Αεροδιαστημικοί ΚΑΕ αγκαλιάζουν τώρα μια άλλη κατηγορία υλικών από ανθρακονήματα, καθώς οι τεχνολογικές εξελίξεις υπόσχονται αυτοματοποιημένη κατασκευή νέων μη θερμαντικών τμημάτων σε υψηλό όγκο, χαμηλό κόστος και ελαφρύτερο βάρος.

Ενώ τα θερμοπλαστικά σύνθετα υλικά από ίνες άνθρακα "ήταν περίπου πολύ καιρό", μόνο πρόσφατα θα μπορούσαν οι κατασκευαστές αεροδιαστημικών να θεωρούν τη ευρεία χρήση τους για την κατασκευή εξαρτημάτων αεροσκαφών, συμπεριλαμβανομένων των πρωτογενών δομικών εξαρτημάτων, δήλωσε η Stephane Dion, VP Engineering στη μονάδα Advanced Dructures της Collins Aerospace.

Τα θερμοπλαστικά σύνθετα ινών άνθρακα ενδεχομένως προσφέρουν αεροδιαστημικές OEM σε διάφορα πλεονεκτήματα έναντι των θερμοτολογικών σύνθετων υλικών, αλλά μέχρι πρόσφατα οι κατασκευαστές δεν μπορούσαν να κάνουν μέρη από θερμοπλαστικά σύνθετα σε υψηλά ποσοστά και με χαμηλό κόστος, ανέφερε.

Τα τελευταία πέντε χρόνια, οι ΚΑΕ έχουν αρχίσει να κοιτάζουν πέρα ​​από την παραγωγή εξαρτημάτων από τα υλικά θερμότ, καθώς αναπτύχθηκε η κατάσταση της επιστήμης της παραγωγής σύνθετων ινών άνθρακα, πρώτα να χρησιμοποιεί τεχνικές έγχυσης ρητίνης και μεταφοράς ρητίνης (RTM) για να φτιάξουν τμήματα αεροσκαφών και στη συνέχεια για να χρησιμοποιήσετε θερμοπλαστικά σύνθετα.

Η GKN Aerospace έχει επενδύσει σε μεγάλο βαθμό στην ανάπτυξη της τεχνολογίας της έγχυσης ρητίνης και της τεχνολογίας RTM για την κατασκευή μεγάλων δομικών εξαρτημάτων αεροσκαφών οικονομικά και σε υψηλά ποσοστά. Το GKN κάνει τώρα μια σύνθετη πτέρυγα μήκους 17 μέτρων, ένα σύνθετο πτερύγιο, χρησιμοποιώντας την κατασκευή έγχυσης ρητίνης, σύμφωνα με τον Max Brown, VP τεχνολογίας για την πρωτοβουλία Advanced-Technologies της GKN Aerospace.

Οι επενδύσεις των βαρέων σύνθετων κατασκευών των ΚΑΕ τα τελευταία χρόνια έχουν επίσης συμπεριλάβει τις δαπάνες στρατηγικά για την ανάπτυξη δυνατοτήτων για να επιτραπεί η παραγωγή θερμοπλαστικών τμημάτων μεγάλου όγκου, σύμφωνα με το Dion.

Η πιο αξιοσημείωτη διαφορά μεταξύ θερμοσίεσης και θερμοπλαστικών υλικών έγκειται στο γεγονός ότι τα υλικά θερμοστοιχεία πρέπει να διατηρούνται σε ψυχρή αποθήκευση προτού διαμορφωθούν σε μέρη και μόλις διαμορφωθεί, ένα θερμοτέιακό τμήμα πρέπει να υποβληθεί σε σκλήρυνση για πολλές ώρες σε αυτόκλειστο. Οι διαδικασίες απαιτούν μεγάλη ενέργεια και χρόνο, και έτσι το κόστος παραγωγής των τμημάτων του θερμότ τείνουν να παραμένουν υψηλό.

Η θεραπεία μεταβάλλει τη μοριακή δομή ενός σύνθετου θερμοσίτη που δεν αναστρέψουμε, δίνοντας το ρόλο της δύναμης του. Ωστόσο, στο σημερινό στάδιο της τεχνολογικής ανάπτυξης, η θεραπεία καθιστά επίσης το υλικό στο μέρος ακατάλληλο για επαναχρησιμοποίηση σε ένα πρωτογενές δομικό συστατικό.

Ωστόσο, τα θερμοπλαστικά υλικά δεν απαιτούν ψυχρή αποθήκευση ή ψήσιμο όταν γίνονται σε μέρη, σύμφωνα με το Dion. Μπορούν να σφραγιστούν στο τελικό σχήμα ενός απλού τμήματος - κάθε βραχίονα για τα πλαίσια ατράκτου στο Airbus A350 είναι ένα θερμοπλαστικό σύνθετο τμήμα - ή σε ένα ενδιάμεσο στάδιο ενός πιο σύνθετου συστατικού.

Τα θερμοπλαστικά υλικά μπορούν να συγκολληθούν μαζί με διάφορους τρόπους, επιτρέποντας τα σύνθετα, εξαιρετικά διαμορφωμένα μέρη να γίνουν από απλές υποστρώματα. Η σημερινή συγκόλληση επαγωγής χρησιμοποιείται κυρίως, η οποία επιτρέπει μόνο σε επίπεδη, σταθερά τμήματα πάχους να κατασκευάζονται από υπο-μέρη, σύμφωνα με το Dion. Ωστόσο, ο Collins αναπτύσσει τεχνικές συγκόλλησης κραδασμών και τριβής για την ένταξη θερμοπλαστικών εξαρτημάτων, τα οποία κάποτε το πιστοποίησαν αναμένει ότι τελικά θα του επιτρέψει να παράγει "πραγματικά προηγμένες σύνθετες δομές", ανέφερε.

Η ικανότητα συγκόλλησης των θερμοπλαστικών υλικών για την παρασκευή σύνθετων δομών επιτρέπει στους κατασκευαστές να απομακρύνουν τις μεταλλικές βίδες, τα συνδετήρες και τους μεντεσέδες που απαιτούνται από τα θερμοτέιακά μέρη για την ένωση και την αναδίπλωση, δημιουργώντας έτσι ένα όφελος μείωσης βάρους περίπου 10 %, Brown εκτιμήσεις.

Ακόμα, τα θερμοπλαστικά σύνθετα συγκροτήματα συνδέονται καλύτερα με τα μέταλλα από ό, τι τα θερμοτογενή σύνθετα, σύμφωνα με τον Brown. Ενώ η βιομηχανική Ε & Α αποσκοπεί στην ανάπτυξη πρακτικών εφαρμογών για αυτή τη θερμοπλαστική ιδιότητα παραμένει "σε επίπεδο ετοιμότητας της τεχνολογίας πρώιμης ωρίμανσης", θα μπορούσε τελικά να αφήσει τα εξαρτήματα μηχανικών αεροδιαστημικών να σχεδιάσουν εξαρτήματα που περιέχουν υβριδικές θερμοπλαστικές και μετάλλες ολοκληρωμένες δομές.

Μία πιθανή εφαρμογή θα μπορούσε, για παράδειγμα, να είναι ένα μονοπάτι, ελαφρύ κάθισμα επιβατών αεροσκάφους που περιέχει όλα τα μεταλλικά κύκλωμα που απαιτείται για τη διεπαφή που χρησιμοποιείται από τον επιβάτη για να επιλέξει και να ελέγξει τις επιλογές ψυχαγωγίας του, τον φωτισμό καθίσματος, τον ανεμιστήρα , ηλεκτρονικά ελεγχόμενο κάθισμα, η αδιαφάνεια του παραθύρου και άλλες λειτουργίες.

Σε αντίθεση με τα θερμοσκληρυνόμενα υλικά, τα οποία χρειάζονται θεραπεία για να παράγουν την ακαμψία, τη δύναμη και το σχήμα που απαιτούνται από τα τμήματα στα οποία γίνονται, οι μοριακές δομές των θερμοπλαστικών σύνθετων υλικών δεν αλλάζουν όταν γίνονται σε μέρη, σύμφωνα με το Dion.

Ως αποτέλεσμα, τα θερμοπλαστικά υλικά είναι πολύ πιο ανθεκτικά σε θραύση κατά την πρόσκρουση από τα υλικά θερμοστοιχεία, προσφέροντας παρόμοια, αν όχι ισχυρότερη, δομική σκληρότητα και δύναμη. "Έτσι μπορείτε να σχεδιάσετε [μέρη] σε πολύ λεπτότερα μετρητά", δήλωσε ο Dion, που σημαίνει ότι τα θερμοπλαστικά μέρη ζυγίζουν λιγότερο από οποιαδήποτε θερμοτέρ που αντικαθιστούν, ακόμη και εκτός από τις πρόσθετες μειώσεις βάρους που προκύπτουν από τα θερμοπλαστικά μέρη δεν απαιτούν μεταλλικές βίδες ή συνδετικά .

Η ανακύκλωση των θερμοπλαστικών εξαρτημάτων θα πρέπει επίσης να αποδειχθεί μια απλούστερη διαδικασία από την ανακύκλωση των θερμοστοιχείων. Στην τρέχουσα κατάσταση της τεχνολογίας (και για κάποιο χρονικό διάστημα), οι μη αναστρέψιμες αλλαγές στη μοριακή δομή που παράγονται με τη θεραπεία των θερμοσίτη υλικών εμποδίζουν τη χρήση ανακυκλωμένου υλικού για να δημιουργηθούν νέα τμήματα ισοδύναμης αντοχής.

Η ανακύκλωση των θερμοσειρών των τμημάτων περιλαμβάνει την άλεση των ινών άνθρακα στο υλικό σε μικρά μήκη και την καύση του μείγματος ινών και της ρητίνης πριν την επανεπεξεργασία. Το υλικό που λαμβάνεται για επανεπεξεργασία είναι δομικά ασθενέστερο από το θερμοσκληρυνόμενο υλικό από το οποίο έγινε το ανακυκλωμένο τμήμα, οπότε η ανακύκλωση των θερμοστοιχείων σε νέα συνήθως μετατρέπει "μια δευτερεύουσα δομή σε τριτοβάθμια", δήλωσε ο Brown.

Από την άλλη πλευρά, επειδή οι μοριακές δομές των θερμοπλαστικών τμημάτων δεν αλλάζουν στις διαδικασίες παραγωγής εξαρτημάτων και εξαρτημάτων, μπορούν απλά να λιώσουν σε υγρή μορφή και να επαναπροσδιοριστούν σε μέρη τόσο ισχυρά όσο τα πρωτότυπα, σύμφωνα με το Dion.

Οι σχεδιαστές αεροσκαφών μπορούν να επιλέξουν από μια ευρεία ποικιλία διαφορετικών θερμοπλαστικών υλικών που διατίθενται για να διαλέξουν από το σχεδιασμό και την παραγωγή εξαρτημάτων. "Ένα αρκετά ευρύ φάσμα ρητινών" είναι διαθέσιμο στο οποίο μπορούν να ενσωματωθούν τα μονοδιάστατα νημάτια των ινών άνθρακα ή τα δισδιάστατα υφάσματα, παράγοντας διαφορετικές ιδιότητες υλικού, δήλωσε ο Dion. "Οι πιο συναρπαστικές ρητίνες είναι οι χαμηλής τήξης ρητίνες", οι οποίες λιώνουν σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες και έτσι μπορούν να διαμορφωθούν και να διαμορφωθούν σε χαμηλότερες θερμοκρασίες.

Διαφορετικές κατηγορίες θερμοπλαστικών προσφέρουν επίσης διαφορετικές ιδιότητες ακαμψίας (υψηλό, μεσαίο και χαμηλό) και συνολική ποιότητα, σύμφωνα με το Dion. Οι ρητινές υψηλής ποιότητας κοστίζουν περισσότερο και η οικονομική προσιτότητα αντιπροσωπεύει το φτέρνα του Αχίλλειου για θερμοπλαστικά σε σύγκριση με τα θερμοσκληρυνόμενα υλικά. Συνήθως, κοστίζουν περισσότερο από τα θερμόπτυσα και οι κατασκευαστές αεροσκαφών πρέπει να θεωρούν αυτό το γεγονός στους υπολογισμούς σχεδιασμού κόστους/παροχών, δήλωσε ο Brown.

Εν μέρει για το λόγο αυτό, η GKN Aerospace και άλλοι θα συνεχίσουν να επικεντρώνονται περισσότερο σε υλικά θερμοστοιχεία κατά την κατασκευή μεγάλων διαρθρωτικών εξαρτημάτων για αεροσκάφη. Χρησιμοποιούν ήδη θερμοπλαστικά υλικά ευρέως για την παραγωγή μικρότερων δομικών τμημάτων όπως οι Empennages, Rudders και Spoilers. Σύντομα, όμως, όταν ο μεγάλος όγκος, χαμηλού κόστους κατασκευής ελαφρών θερμοπλαστικών εξαρτημάτων γίνεται ρουτίνα, οι κατασκευαστές θα τα χρησιμοποιήσουν πολύ ευρύτερα-ιδιαίτερα στην αναπτυσσόμενη αγορά Evtol UAM, κατέληξε στο Dion.

προέρχονται από το ainonline