Balita

Ang mahabang pag-asa sa mga thermoset carbon-fiber na materyales para sa paggawa ng napakalakas na pinagsama-samang mga bahagi ng istruktura para sa sasakyang panghimpapawid, ang mga aerospace OEM ay yumakap ngayon sa isa pang klase ng mga materyales na carbon-hibla bilang pagsulong ng teknolohikal na nangangako ng awtomatikong paggawa ng mga bagong bahagi na hindi thermoset sa mataas na dami, mababang gastos, at mas magaan na timbang.

Habang ang mga thermoplastic carbon-fiber composite na mga materyales "ay nasa loob ng mahabang panahon," kamakailan lamang ay maaaring isaalang-alang ng mga tagagawa ng aerospace ang kanilang malawakang paggamit sa paggawa ng mga bahagi ng sasakyang panghimpapawid, kabilang ang mga pangunahing istruktura ng istruktura ng istruktura, sinabi ni Stephane Dion, VP Engineering sa Advanced Structures Unit ng Collins Aerospace.

Ang mga thermoplastic carbon-fiber composite ay potensyal na nag-aalok ng mga aerospace OEM na maraming mga pakinabang sa mga composite ng thermoset, ngunit hanggang sa kamakailan lamang ay hindi makagawa ng mga tagagawa ang mga bahagi ng mga thermoplastic composite sa mataas na rate at sa mababang gastos, sinabi niya.

Sa nagdaang limang taon, ang mga OEM ay nagsimulang tumingin na lampas sa paggawa ng mga bahagi mula sa mga thermoset na materyales habang ang estado ng carbon-fiber composite part manufacturing science na binuo, una na gumamit ng mga resin infusion at resin transfer molding (RTM) na pamamaraan upang gumawa ng mga bahagi ng sasakyang panghimpapawid, at pagkatapos upang gumamit ng mga thermoplastic composite.

Ang GKN Aerospace ay namuhunan nang malaki sa pagbuo ng teknolohiya ng dagta at RTM para sa paggawa ng mga malalaking sangkap na istruktura ng sasakyang panghimpapawid na makakaya at sa mataas na rate. Gumagawa na ngayon ang GKN ng isang 17-metro-haba, solong-piraso na composite wing spar gamit ang pagmamanupaktura ng resin, ayon kay Max Brown, VP ng Teknolohiya para sa Horizon ng GKN Aerospace 3 Advanced-Technologies Initiative.

Ang mga mabibigat na composite-manufacturing na pamumuhunan ng OEM sa mga nakaraang taon ay kasama rin ang paggastos ng estratehikong sa pagbuo ng mga kakayahan upang payagan ang mataas na dami ng paggawa ng mga bahagi ng thermoplastic, ayon kay Dion.

Ang pinaka -kilalang pagkakaiba sa pagitan ng mga thermoset at thermoplastic na materyales ay namamalagi sa katotohanan na ang mga materyales ng thermoset ay dapat itago sa malamig na imbakan bago mabuo sa mga bahagi, at sa sandaling hugis, ang isang bahagi ng thermoset ay dapat sumailalim sa pagpapagaling ng maraming oras sa isang autoclave. Ang mga proseso ay nangangailangan ng isang mahusay na pakikitungo ng enerhiya at oras, at sa gayon ang mga gastos sa produksyon ng mga bahagi ng thermoset ay may posibilidad na manatiling mataas.

Ang pagpapagaling ay nagbabago sa molekular na istraktura ng isang thermoset composite na hindi maibabalik, na nagbibigay ng bahagi nito. Gayunpaman, sa kasalukuyang yugto ng pag-unlad ng teknolohikal, ang paggamot ay nagbibigay din ng materyal sa bahagi na hindi angkop para sa muling paggamit sa isang pangunahing sangkap na istruktura.

Gayunpaman, ang mga thermoplastic na materyales ay hindi nangangailangan ng malamig na imbakan o pagluluto kapag ginawa sa mga bahagi, ayon kay Dion. Maaari silang mai -stamp sa pangwakas na hugis ng isang simpleng bahagi - bawat bracket para sa mga frame ng fuselage sa Airbus A350 ay isang bahagi ng thermoplastic na bahagi - o sa isang intermediate na yugto ng isang mas kumplikadong sangkap.

Ang mga thermoplastic na materyales ay maaaring welded magkasama sa iba't ibang mga paraan, na nagpapahintulot sa kumplikado, mataas na hugis na mga bahagi na gagawin mula sa mga simpleng sub-istruktura. Ngayon ang welding ng induction ay pangunahing ginagamit, na pinapayagan lamang ang mga flat, pare-pareho na mga bahagi na gagawin mula sa mga sub-parts, ayon kay Dion. Gayunpaman, ang Collins ay bumubuo ng mga pamamaraan ng panginginig ng boses at friction para sa pagsali sa mga bahagi ng thermoplastic, na kung minsan ay pinatunayan nito ay papayagan itong makagawa ng "tunay na advanced na kumplikadong istruktura," aniya.

Ang kakayahang mag-welding magkasama ang mga thermoplastic na materyales upang makagawa ng mga kumplikadong istruktura ay nagbibigay-daan sa mga tagagawa na mawala sa mga metal na tornilyo, mga fastener, at bisagra na hinihiling ng mga bahagi ng thermoset para sa pagsali at pagtitiklop, sa gayon ay lumilikha ng isang benepisyo sa pagbawas ng timbang na halos 10 porsyento, mga pagtatantya ng kayumanggi.

Gayunpaman, ang mga thermoplastic composite ay mas mahusay na mas mahusay sa mga metal kaysa sa mga composite ng thermoset, ayon kay Brown. Habang ang pang-industriya na R&D na naglalayong bumuo ng mga praktikal na aplikasyon para sa thermoplastic na pag-aari ay nananatiling "sa isang antas ng pagiging handa ng teknolohiya ng maagang pagkamatay," maaaring sa kalaunan ay hayaan ang mga aerospace engineers na magdisenyo ng mga sangkap na naglalaman ng hybrid thermoplastic-and-metal integrated na mga istraktura.

Ang isang potensyal na aplikasyon ay maaaring, halimbawa, maging isang isang piraso, magaan na airliner na upuan ng pasahero na naglalaman ng lahat ng metal na batay sa circuitry na kinakailangan para sa interface na ginamit ng pasahero upang piliin at kontrolin ang kanyang mga pagpipilian sa pag-iilaw ng inflight, pag-iilaw ng upuan, overhead fan , elektronikong kinokontrol na upuan ng recline, window shade opacity, at iba pang mga pag -andar.

Hindi tulad ng mga thermoset na materyales, na nangangailangan ng pagpapagaling upang makabuo ng higpit, lakas, at hugis na kinakailangan mula sa mga bahagi kung saan sila nagawa, ang mga molekular na istruktura ng mga thermoplastic composite na materyales ay hindi nagbabago kapag ginawa sa mga bahagi, ayon kay Dion.

Bilang isang resulta, ang mga thermoplastic na materyales ay higit na lumalaban sa bali kaysa sa epekto kaysa sa mga thermoset na materyales habang nag-aalok ng katulad, kung hindi mas malakas, istruktura na katigasan at lakas. "Kaya maaari kang magdisenyo ng [mga bahagi] sa mas payat na mga gauge," sabi ni Dion, na nangangahulugang ang mga bahagi ng thermoplastic ay timbangin nang mas mababa kaysa sa anumang mga bahagi ng thermoset na pinalitan nila, kahit na bukod sa mga karagdagang pagbawas ng timbang na nagreresulta mula sa katotohanan na mga bahagi ng thermoplastic ay hindi nangangailangan ng mga metal na turnilyo o mga fastener .

Ang pag -recycle ng mga thermoplastic na bahagi ay dapat ding patunayan ang isang mas simpleng proseso kaysa sa mga bahagi ng pag -recycle ng thermoset. Sa kasalukuyang estado ng teknolohiya (at sa ilang oras na darating), ang hindi maibabalik na mga pagbabago sa istrukturang molekular na ginawa ng pagpapagaling ng mga materyales sa thermoset ay pumipigil sa paggamit ng recycled material upang makagawa ng mga bagong bahagi ng katumbas na lakas.

Ang mga bahagi ng thermoset ng pag-recycle ay nagsasangkot ng paggiling ng mga hibla ng carbon sa materyal sa maliit na haba at pagsunog ng halo ng hibla-at-resin bago muling itaguyod ito. Ang materyal na nakuha para sa muling pagtatalaga ay istruktura na mahina kaysa sa thermoset material na kung saan ginawa ang recycled na bahagi, kaya ang pag -recycle ng mga bahagi ng thermoset sa mga bago ay karaniwang lumiliko "isang pangalawang istraktura sa isang tersiyaryo," sabi ni Brown.

Sa kabilang banda, dahil ang mga molekular na istruktura ng mga thermoplastic na bahagi ay hindi nagbabago sa mga bahagi-paggawa at mga proseso na sumasama sa mga bahagi, maaari lamang silang matunaw sa likidong anyo at muling reprocess sa mga bahagi na kasing lakas ng mga orihinal, ayon kay Dion.

Ang mga taga -disenyo ng sasakyang panghimpapawid ay maaaring pumili mula sa isang malawak na pagpili ng iba't ibang mga thermoplastic na materyales na magagamit upang pumili mula sa pagdidisenyo at mga bahagi ng pagmamanupaktura. "Ang isang medyo malawak na hanay ng mga resins" ay magagamit kung saan ang isang-dimensional na filament ng carbon fiber o two-dimensional weaves ay maaaring mai-embed, na gumagawa ng iba't ibang mga materyal na katangian, sabi ni Dion. "Ang pinaka-kapana-panabik na mga resin ay ang mga mababang-matunaw na resin," na natutunaw sa medyo mababang temperatura at sa gayon ay maaaring hugis at mabuo sa mas mababang temperatura.

Ang iba't ibang mga klase ng thermoplastics ay nag -aalok din ng iba't ibang mga katangian ng higpit (mataas, daluyan, at mababa) at pangkalahatang kalidad, ayon kay Dion. Ang pinakamataas na kalidad na mga resins ay nagkakahalaga ng karamihan, at ang kakayahang magamit ay kumakatawan sa sakong Achilles para sa thermoplastics kung ihahambing sa mga materyales na thermoset. Karaniwan, nagkakahalaga sila ng higit sa mga thermosets, at dapat isaalang -alang ng mga tagagawa ng sasakyang panghimpapawid na iyon sa kanilang mga kalkulasyon ng disenyo/benepisyo, sabi ni Brown.

Bahagi para sa kadahilanang iyon, ang GKN aerospace at iba pa ay magpapatuloy na itutuon ang karamihan sa mga materyales sa thermoset kapag gumagawa ng malalaking bahagi ng istruktura para sa sasakyang panghimpapawid. Gumagamit na sila ng mga thermoplastic na materyales na malawak sa paggawa ng mas maliit na mga bahagi ng istruktura tulad ng mga empennage, rudder, at spoiler. Sa lalong madaling panahon, gayunpaman, kapag ang mataas na dami, ang mababang gastos sa paggawa ng magaan na mga thermoplastic na bahagi ay nagiging nakagawiang, ang mga tagagawa ay gagamitin sila nang mas malawak-lalo na sa burgeoning evtol UAM market, natapos na si Dion.

Galing sa Ainonline