вести

Дуго се ослањајући на термореактивне материјале од угљеничних влакана за израду веома јаких композитних структурних делова за авионе, произвођачи оригиналне опреме за ваздухопловство сада прихватају другу класу материјала од угљеничних влакана јер технолошки напредак обећава аутоматизовану производњу нових делова који нису термореактивни уз велику количину, ниске цене и лакша тежина.

Док термопластични композитни материјали од угљеничних влакана „постоје дуго времена“, произвођачи ваздухопловства су тек недавно могли да размотре њихову широку употребу у изради делова за авионе, укључујући примарне структурне компоненте, рекао је Степхане Дион, потпредседник инжењеринга у јединици за напредне структуре компаније Цоллинс Аероспаце.

Термопластични композити од угљеничних влакана потенцијално нуде произвођачима оригиналне опреме за ваздухопловство неколико предности у односу на термореактивне композите, али донедавно произвођачи нису могли да праве делове од термопластичних композита по високим ценама и по ниској цени, рекао је он.

У протеклих пет година, произвођачи оригиналне опреме почели су да гледају даље од прављења делова од термореактивних материјала како се развило стање науке о производњи композитних делова од угљеничних влакана, прво да користе технике инфузије смоле и преноса смоле (РТМ) за прављење делова авиона, а затим да користе термопластичне композите.

ГКН Аероспаце је много инвестирао у развој своје инфузије смоле и РТМ технологије за производњу великих структурних компоненти авиона по приступачној цени и по високим ценама.ГКН сада прави 17 метара дуг, једноделни композитни крак крила користећи производњу инфузије смоле, према Максу Брауну, потпредседнику технологије за иницијативу за напредне технологије Хоризон 3 компаније ГКН Аероспаце.

Тешка улагања ОЕМ-а у производњу композита у протеклих неколико година такође су укључивала стратешку потрошњу на развој способности како би се омогућила производња термопластичних делова великог обима, каже Дион.

Најзначајнија разлика између термореактивних и термопластичних материјала лежи у чињеници да се термореактивни материјали морају чувати у хладном складишту пре него што се обликују у делове, а када се једном обликује, термореактивни део мора да прође много сати у аутоклаву.Процеси захтевају много енергије и времена, тако да трошкови производње термосет делова остају високи.

Очвршћавање неповратно мења молекуларну структуру термосет композита, дајући делу његову снагу.Међутим, у садашњој фази технолошког развоја, очвршћавање такође чини материјал у делу неприкладним за поновну употребу у примарној структурној компоненти.

Међутим, термопластични материјали не захтевају хладно складиштење или печење када се праве у делове, каже Дион.Могу се утиснути у коначни облик једноставног дела — сваки носач за оквире трупа у Ербасу А350 је термопластични композитни део — или у међуфазу сложеније компоненте.

Термопластични материјали се могу заварити на различите начине, омогућавајући да се сложени, високо обликовани делови праве од једноставних подструктура.Данас се углавном користи индукционо заваривање, које дозвољава само да се равни делови константне дебљине праве од подделова, према Диону.Међутим, Цоллинс развија технике заваривања вибрацијама и трењем за спајање термопластичних делова, за које очекује да ће му, када буде сертификован, на крају омогућити производњу „заиста напредних сложених структура“, рекао је он.

Способност заваривања термопластичних материјала како би се направиле сложене структуре омогућава произвођачима да уклоне металне шрафове, причвршћиваче и шарке које су потребни термосетним деловима за спајање и преклапање, чиме се ствара корист од смањења тежине од око 10 процената, процењује Браун.

Ипак, према Брауну, термопластични композити се боље везују за метале него термореактивни композити.Док индустријско истраживање и развој усмерен на развој практичних апликација за то термопластично својство остаје „на нивоу спремности за технологију раног сазревања“, то би на крају могло дозволити инжењерима ваздухопловства да дизајнирају компоненте које садрже хибридне термопластичне и металне интегрисане структуре.

Једна потенцијална примена може, на пример, да буде једноделно, лагано путничко седиште у авиону које садржи сва метална кола потребна за интерфејс који путник користи да бира и контролише своје опције за забаву у лету, осветљење седишта, вентилатор изнад главе , електронски контролисан нагиб седишта, непрозирност сенке прозора и друге функције.

За разлику од термореактивних материјала, којима је потребно очвршћавање да би се произвела крутост, чврстоћа и облик који су потребни од делова у које се праве, молекуларне структуре термопластичних композитних материјала се не мењају када се направе у делове, према Диону.

Као резултат тога, термопластични материјали су далеко отпорнији на ломљење на удар од термореактивних материјала, док нуде сличну, ако не и јачу, структурну жилавост и снагу.„Тако да можете дизајнирати [делове] много тањих мерача“, рекао је Дион, што значи да термопластични делови теже мање од свих термосет делова које замењују, чак и осим додатног смањења тежине које је резултат чињенице да термопластични делови не захтевају металне завртње или причвршћиваче .

Рециклирање термопластичних делова такође би требало да буде једноставнији процес од рециклирања термосет делова.У тренутном стању технологије (и још неко време које долази), неповратне промене у молекуларној структури настале очвршћавањем термореактивних материјала спречавају употребу рециклираног материјала за прављење нових делова еквивалентне чврстоће.

Рециклирање термосет делова укључује млевење угљеничних влакана у материјалу на мале дужине и сагоревање мешавине влакана и смоле пре поновне обраде.Материјал добијен за поновну обраду је структурно слабији од термосет материјала од којег је рециклирани део направљен, тако да рециклирање термосет делова у нове обично претвара „секундарну структуру у терцијарну“, рекао је Браун.

С друге стране, пошто се молекуларне структуре термопластичних делова не мењају у процесима производње и спајања делова, они се једноставно могу растопити у течни облик и поново прерадити у делове јаке као оригинали, према Диону.

Дизајнери авиона могу да бирају између широког избора различитих термопластичних материјала доступних за избор у пројектовању и производњи делова.Доступан је „прилично широк спектар смола“ у које се могу уградити једнодимензионални филаменти од угљеничних влакана или дводимензионални ткани, производећи различита својства материјала, рекао је Дион.„Најузбудљивије смоле су смоле ниске температуре“, које се топе на релативно ниским температурама и тако се могу обликовати и формирати на нижим температурама.

Различите класе термопласта такође нуде различита својства крутости (висока, средња и ниска) и општи квалитет, према Диону.Најквалитетније смоле коштају највише, а приступачност представља Ахилову пету за термопласте у поређењу са термореактивним материјалима.Обично коштају више од термосета и произвођачи авиона морају узети у обзир ту чињеницу у својим прорачунима дизајна трошкова и користи, рекао је Браун.

Делимично из тог разлога, ГКН Аероспаце и други ће наставити да се највише фокусирају на термореактивне материјале приликом производње великих структурних делова за авионе.Они већ широко користе термопластичне материјале у изради мањих структурних делова као што су рамови, кормила и спојлери.Ускоро, међутим, када производња лаких термопластичних делова у великим количинама и ниске цене постане рутинска, произвођачи ће их користити много шире—посебно на растућем тржишту еВТОЛ УАМ, закључио је Дион.

долазе са аинонлине