fréttir

Vegna þess að flugvélaframleiðendur hafa lengi treyst á hitastilltu koltrefjaefni til að búa til mjög sterka samsetta burðarhluti fyrir flugvélar, eru OEM-framleiðendur í geimferðum nú að faðma annan flokk koltrefjaefna þar sem tækniframfarir lofa sjálfvirkri framleiðslu á nýjum hlutum sem ekki eru hitastilltir í miklu magni, litlum tilkostnaði og léttari þyngd.

Þó að hitaþjálu koltrefja samsett efni "hafi verið til í langan tíma," aðeins nýlega gætu fluggeimsframleiðendur íhugað útbreidda notkun þeirra við gerð flugvélahluta, þar á meðal helstu byggingarhluta, sagði Stephane Dion, yfirmaður verkfræði hjá Collins Aerospace's Advanced Structures einingu.

Thermoplastic koltrefja samsett efni bjóða hugsanlega geimferða OEMs nokkra kosti fram yfir hitaþolið samsett efni, en þar til nýlega gátu framleiðendur ekki búið til hluta úr hitaþjálu samsettum efnum á háum hraða og með litlum tilkostnaði, sagði hann.

Undanfarin fimm ár hafa OEM-framleiðendur byrjað að horfa lengra en að búa til hluta úr hitaherðum efnum eftir því sem staðan í framleiðsluvísindum koltrefja samsettra hluta þróaðist, fyrst til að nota plastefnisinnrennsli og plastefnisflutningsmótunartækni (RTM) til að búa til flugvélahluta, og síðan að nota hitaþolið samsett efni.

GKN Aerospace hefur fjárfest mikið í að þróa trjákvoðainnrennsli og RTM tækni sína til að framleiða stóra flugvélabyggingarhluta á viðráðanlegu verði og á háum hraða. GKN framleiðir nú 17 metra langan, eins stykki samsettan vængspark með því að nota plastefnisinnrennslisframleiðslu, að sögn Max Brown, yfirmanns tæknisviðs GKN Aerospace's Horizon 3 háþróaða tækniframtaks.

Miklar fjárfestingar í samsettum framleiðslu OEM-framleiðenda á undanförnum árum hafa einnig falið í sér að eyða hernaðarlega í að þróa getu til að leyfa framleiðslu á hitaþjálu hlutum í miklu magni, að sögn Dion.

Mest áberandi munurinn á hitaþekju og hitaþjálu efnum er að geyma verður hitaþolið efni í frystigeymslu áður en það er mótað í hluta og þegar hann er mótaður þarf hitastilltur hluti að gangast undir herðingu í margar klukkustundir í autoclave. Ferlarnir krefjast mikillar orku og tíma og því hefur framleiðslukostnaður hitastilltra hluta tilhneigingu til að haldast hár.

Ráðstöfun breytir sameindabyggingu hitastillts samsetts efnis óafturkræft, sem gefur hlutanum styrk sinn. Hins vegar, á núverandi stigi tækniþróunar, gerir ráðhús efnið í hlutanum einnig óhæft til endurnotkunar í aðal byggingarhluta.

Hins vegar þurfa hitaþjálu efni ekki kæligeymslu eða bakstur þegar þau eru gerð í hluta, samkvæmt Dion. Hægt er að stimpla þá í endanlegt form einfalds hluta - sérhver krappi fyrir skrokkgrindirnar í Airbus A350 er hitaþjálu samsettur hluti - eða í millistig flóknara íhluts.

Hitaplastefni er hægt að soða saman á ýmsan hátt, sem gerir kleift að búa til flókna, mjög mótaða hluta úr einföldum undirbyggingum. Í dag er framkallunarsuðu aðallega notuð, sem gerir aðeins kleift að búa til flata, stöðuga þykkt hluta úr undirhlutum, að sögn Dion. Hins vegar er Collins að þróa titrings- og núningssuðutækni til að sameina hitaþjálu hluta, sem þegar þeir hafa fengið vottun gerir það ráð fyrir að það muni að lokum gera það kleift að framleiða "sannlega háþróaða flókna mannvirki," sagði hann.

Hæfni til að sjóða saman hitaþjálu efni til að búa til flókin mannvirki gerir framleiðendum kleift að losa sig við málmskrúfur, festingar og lamir sem hitaþolnir hlutar þurfa til að sameina og brjóta saman, og skapa þannig um það bil 10 prósent þyngdarminnkun, að mati Brown.

Samt sem áður bindast hitaþjálu samsett efni betur við málma en hitaþolið samsett efni, samkvæmt Brown. Þó að iðnaðarrannsóknir og þróun sem miðar að því að þróa hagnýt forrit fyrir þessa hitaþjálu eiginleika sé enn „á tækniviðbúnaðarstigi“, gæti það á endanum leyft geimverkfræðingum að hanna íhluti sem innihalda samþætta blöndu af hitaþjálu og málmi.

Eitt hugsanlegt forrit gæti til dæmis verið eitt stykki, létt farþegasæti í farþegaflugi sem inniheldur allar þær málmundirstöður rafrásir sem nauðsynlegar eru fyrir viðmótið sem farþeginn notar til að velja og stjórna afþreyingarvalkostum sínum í flugi, sætislýsingu, loftviftu , rafstýrt sætishalla, ógagnsæi gluggaskugga og aðrar aðgerðir.

Ólíkt hitaþolnum efnum, sem þurfa að herða til að framleiða stífleika, styrk og lögun sem krafist er úr hlutunum sem þau verða gerð í, breytist sameindabygging hitaþjálu samsettra efna ekki þegar þau eru gerð í hluta, samkvæmt Dion.

Þar af leiðandi eru hitaþjálu efni mun brotþolnari við högg en hitastillt efni á sama tíma og þau bjóða upp á svipaða, ef ekki sterkari, burðargetu og styrk. „Þannig að þú getur hannað [hluti] fyrir mun þynnri mælikvarða,“ sagði Dion, sem þýðir að hitaþjálu hlutar vega minna en allir hitastilltu hlutar sem þeir skipta út, jafnvel fyrir utan viðbótarþyngdarminnkunina sem stafar af því að hitaþjálu hlutar þurfa ekki málmskrúfur eða festingar .

Endurvinnsla hitaplasthluta ætti einnig að reynast einfaldara ferli en endurvinnsla hitaþolinna hluta. Við núverandi tækniástand (og um óafturkræf tíma) koma óafturkræfar breytingar á sameindabyggingu sem framleiddar eru með því að herða hitaþolið efni í veg fyrir að endurunnið efni sé notað til að búa til nýja hluta af samsvarandi styrkleika.

Endurvinnsla hitaþolinna hluta felst í því að mala upp koltrefjarnar í efninu í litlar lengdir og brenna trefja- og plastefnisblönduna áður en hún er endurunnin. Efnið sem fæst til endurvinnslu er byggingarlega veikara en hitaherta efnið sem endurunni hlutinn var gerður úr, þannig að endurvinnsla hitastilltra hluta í nýja breytir venjulega „efri byggingu í háskólastig,“ sagði Brown.

Á hinn bóginn, vegna þess að sameindabygging hitaþjálu hluta breytist ekki í framleiðslu- og samtengingarferli hluta, þá er einfaldlega hægt að bræða þá niður í fljótandi formi og endurvinna í eins sterka hluta og upprunalegu hlutana, samkvæmt Dion.

Flugvélahönnuðir geta valið úr miklu úrvali af mismunandi hitaþjálu efnum sem hægt er að velja úr við hönnun og framleiðslu á hlutum. „Ansi breitt úrval kvoða“ er fáanlegt þar sem hægt er að fella einvíddar koltrefjaþræðir eða tvívídda vefnað inn í, sem framleiðir mismunandi efniseiginleika, sagði Dion. „Spennandi kvoða eru lágbráðnuð kvoða,“ sem bráðna við tiltölulega lágt hitastig og geta því mótast og myndast við lægra hitastig.

Mismunandi flokkar hitaplastefna bjóða einnig upp á mismunandi stífleikaeiginleika (háa, miðlungs og lága) og heildargæði, samkvæmt Dion. Hágæða plastefni kosta mest og hagkvæmni táknar Akkilesarhæll fyrir hitaplast í samanburði við hitaþolið efni. Venjulega kosta þau meira en hitastillir og flugvélaframleiðendur verða að taka tillit til þeirrar staðreyndar í útreikningum sínum á kostnaðar- og ávinningshönnun, sagði Brown.

Að hluta til af þeirri ástæðu munu GKN Aerospace og fleiri halda áfram að einbeita sér mest að hitaherðandi efnum við framleiðslu á stórum burðarhlutum fyrir flugvélar. Þeir nota nú þegar hitaþjálu efni víða til að búa til smærri burðarhluti eins og keilur, stýri og spoilera. Fljótlega, hins vegar, þegar framleiðsla á léttum hitaþjálu hlutum í miklu magni, með litlum tilkostnaði verður venjubundin, munu framleiðendur nota þá miklu víðar - sérstaklega á hinum vaxandi eVTOL UAM markaði, sagði Dion að lokum.

koma frá ainonline