Noticias

Longa dependendo de materiais de fibra de carbono termoset para facer pezas estruturais compostas moi fortes para avións, os fabricantes aeroespaciais están a adoptar outra clase de materiais de fibra de carbono, xa que os avances tecnolóxicos prometen a fabricación automatizada de novas pezas non termoset a alto volume, baixo custo e de baixo custo e de baixo custo e peso máis lixeiro.

Mentres que os materiais compostos de fibra de carbono termoplástico "levan moito tempo", recentemente os fabricantes aeroespaciais poderían considerar o seu uso xeneralizado na fabricación de pezas de avións, incluídos compoñentes estruturais primarios, dixo Stephane Dion, VP Engineering na unidade avanzada de Collins Aerospace.

Os compostos termoplásticos de fibra de carbono potencialmente ofrecen OEMs aeroespaciais varias vantaxes sobre os compostos termosetes, pero ata hai pouco os fabricantes non puideron facer pezas de compostos termoplásticos a altas taxas e a baixo custo, dixo.

Nos últimos cinco anos, os OEM comezaron a mirar máis alá de facer pezas de materiais termosetes a medida que se desenvolveu o estado da ciencia da fabricación de pezas de fibra de carbono, primeiro en empregar técnicas de infusión de resina e moldura de transferencia de resina (RTM) para facer pezas de aeronaves e, a continuación para empregar compostos termoplásticos.

GKN Aerospace investiu enormemente no desenvolvemento da súa tecnoloxía de resina e tecnoloxía RTM para a fabricación de compoñentes estruturais de grandes avións de xeito accesible e con altas taxas. GKN agora fai unha ala composta de 17 metros de lonxitude e unha soa peza composta de forma composta usando a fabricación de infusión de resina, segundo Max Brown, VP de tecnoloxía para a iniciativa de tecnoloxía avanzada Horizon 3 de GKN.

Os pesados ​​investimentos de fabricación de compostos dos OEM nos últimos anos tamén incluíron gastar estratexicamente no desenvolvemento de capacidades para permitir a fabricación de alto volume de pezas termoplásticas, segundo Dion.

A diferenza máis salientable entre termoset e materiais termoplásticos reside no feito de que os materiais termosetes deben manterse en almacenamento en frío antes de ser conformados en partes e, unha vez conformados, unha parte termoset debe sufrir curación durante moitas horas nun autoclave. Os procesos requiren unha gran cantidade de enerxía e tempo, polo que os custos de produción das pezas termosetes tenden a permanecer altos.

O curado altera a estrutura molecular dun composto termoset de xeito irreversible, dándolle a parte a súa forza. Non obstante, na fase actual do desenvolvemento tecnolóxico, o curado tamén fai que o material sexa inadecuado para a súa reutilización nun compoñente estrutural primario.

Non obstante, os materiais termoplásticos non precisan almacenamento en frío ou cocción cando se fan en partes, segundo Dion. Pódense estampar na forma final dunha parte sinxela: cada soporte para os cadros de fuselaje no Airbus A350 é unha parte composta termoplástica ou nunha etapa intermedia dun compoñente máis complexo.

Os materiais termoplásticos pódense soldar de varias maneiras, permitindo que as pezas complexas e altamente con forma de subestruturas sinxelas. Hoxe úsase principalmente a soldadura de indución, o que só permite que as pezas planas e de grosor constante sexan feitas a partir de sub-partes, segundo Dion. Non obstante, Collins está a desenvolver técnicas de vibración e soldadura por fricción para unirse a pezas termoplásticas, que unha vez certificadas espera que finalmente lle permita producir "estruturas complexas realmente avanzadas", dixo.

A capacidade de soldar materiais termoplásticos para facer estruturas complexas permite aos fabricantes eliminar os parafusos metálicos, fixadores e bisagras requiridas polas pezas termosetes para unirse e dobrar, creando así un beneficio de redución de peso de aproximadamente o 10 por cento, estimacións marróns.

Aínda así, os compostos termoplásticos se unen mellor aos metais que os compostos termosetes, segundo Brown. Aínda que a I + D industrial tiña como obxectivo o desenvolvemento de aplicacións prácticas para que a propiedade termoplástica segue "a un nivel de preparación da tecnoloxía de madurez", pode que os enxeñeiros aeroespaciais deseñen compoñentes que conteñan estruturas integradas termoplásticas e metálicas híbridas.

Unha aplicación potencial podería, por exemplo, ser un asento de pasaxeiros lixeiros e lixeiros que conteña todos os circuítos baseados en metais necesarios para a interface empregada polo pasaxeiro para seleccionar e controlar as súas opcións de entretemento, iluminación de asento, ventilador aéreo , reclina de asento controlado electrónicamente, opacidade da sombra da xanela e outras funcións.

A diferenza dos materiais termosetes, que precisan curar para producir a rixidez, a forza e a forma requiridos das partes nas que se fan, as estruturas moleculares de materiais compostos termoplásticos non cambian cando se fan en partes, segundo Dion.

Como resultado, os materiais termoplásticos son moito máis resistentes á fractura ao impacto que os materiais termosetes ao tempo que ofrecen unha dureza e forza estruturais similares, se non máis fortes, estruturais. "Así que podes deseñar [pezas] a medidores moito máis finos", dixo Dion, é dicir, as pezas termoplásticas pesan menos que as pezas termosetes que substitúen, incluso ademais das reducións de peso adicionais resultantes do feito de que as pezas termoplásticas non precisan parafusos ou fixadores metálicos .

As pezas termoplásticas de reciclaxe tamén deben demostrar un proceso máis sinxelo que a reciclaxe das pezas termosetes. No estado actual da tecnoloxía (e durante algún tempo seguinte), os cambios irreversibles na estrutura molecular producidos por curar materiais termosetes impiden o uso de material reciclado para facer novas partes de forza equivalente.

Reciclar as pezas termosetes implica moer as fibras de carbono no material en pequenas lonxitudes e queimar a mestura de fibra e resina antes de reprocesala. O material obtido para o reprocesamento é estruturalmente máis débil que o material termoset do que se fixo a parte reciclada, polo que recicla as partes termoset en outras novas normalmente converten "unha estrutura secundaria nunha terciaria", dixo Brown.

Por outra banda, debido a que as estruturas moleculares de partes termoplásticas non cambian nos procesos de fabricación de pezas e de unión de pezas, poden simplemente derreterse en forma líquida e reprocesar en partes tan fortes como os orixinais, segundo Dion.

Os deseñadores de avións poden escoller entre unha ampla selección de diferentes materiais termoplásticos dispoñibles para escoller no deseño e fabricación. Hai unha ampla gama de resinas "na que se poden incrustar filamentos de fibra de carbono unidimensional ou tecidos bidimensionais, producindo diferentes propiedades materiais, dixo Dion. "As resinas máis emocionantes son as resinas de baixa fusión", que se derreten a temperaturas relativamente baixas, polo que se poden conformar e formarse a temperaturas máis baixas.

Segundo Dion, diferentes clases de termoplásticos tamén ofrecen diferentes propiedades de rixidez (alta, media e baixa) e calidade global. As resinas de maior calidade custan máis, e a accesibilidade representa o talón de Aquiles para os termoplásticos en comparación con materiais termosetes. Normalmente, custan máis que termosetos e os fabricantes de avións deben considerar ese feito nos seus cálculos de deseño de custos/beneficios, dixo Brown.

En parte por esa razón, GKN Aerospace e outros seguirán centrándose máis nos materiais termosetes cando se fabrican pezas estruturais grandes para avións. Xa usan materiais termoplásticos amplamente para facer pezas estruturais máis pequenas como empenas, timóns e spoilers. Non obstante, en breve, cando a fabricación de termoplásticos de baixo volume de baixo custo se converte en rutina, os fabricantes os utilizarán moito máis amplamente, especialmente no mercado de Evtol Uam, concluíu Dion.

vén de Ainonline