ข่าว

พึ่งพาวัสดุเทอร์โมเซตคาร์บอนไฟเบอร์เป็นเวลานานสำหรับการทำชิ้นส่วนโครงสร้างคอมโพสิตที่แข็งแกร่งมากสำหรับเครื่องบินตอนนี้ OEM และอวกาศกำลังรวบรวมวัสดุคาร์บอนไฟเบอร์อีกระดับหนึ่งเนื่องจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีสัญญาว่าการผลิตชิ้นส่วนที่ไม่ใช่เทอร์โมเซตใหม่ในปริมาณสูง น้ำหนักเบา

ในขณะที่วัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์เทอร์โมพลาสติก“ มีมานานแล้ว” เมื่อไม่นานมานี้ผู้ผลิตการบินและอวกาศจะพิจารณาการใช้งานอย่างกว้างขวางในการทำชิ้นส่วนเครื่องบินรวมถึงส่วนประกอบโครงสร้างหลัก

คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์เทอร์โมพลาสติกอาจนำเสนอข้อได้เปรียบหลายประการในการบินและอวกาศมากกว่าคอมโพสิตเทอร์โมเซต แต่จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ผู้ผลิตไม่สามารถทำชิ้นส่วนออกจากคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกในอัตราที่สูงและในราคาต่ำเขากล่าว

ในช่วงห้าปีที่ผ่านมา OEM ได้เริ่มมองหาชิ้นส่วนจากวัสดุเทอร์โมเซตเป็นสถานะของวิทยาศาสตร์การผลิตชิ้นส่วนคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์ที่พัฒนาขึ้นก่อนอื่นให้ใช้เทคนิคการแช่เรซิ่นและการถ่ายโอนเรซิ่น (RTM) เพื่อสร้างชิ้นส่วนเครื่องบิน เพื่อใช้คอมโพสิตเทอร์โมพลาสติก

GKN Aerospace ได้ลงทุนอย่างมากในการพัฒนาเทคโนโลยีเรซิ่นและเทคโนโลยี RTM สำหรับการผลิตส่วนประกอบโครงสร้างเครื่องบินขนาดใหญ่ที่สามารถจ่ายได้และในอัตราที่สูง ตอนนี้ GKN สร้างสปาร์ปีกคอมโพสิตแบบยาว 17 เมตรโดยใช้การผลิตเรซินในการผลิต Max Brown, VP ของเทคโนโลยีสำหรับโครงการริเริ่มเทคโนโลยีขั้นสูงของ GKN Aerospace

การลงทุนในการผลิตคอมโพสิตอย่างหนักของ OEMS ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้รวมการใช้จ่ายอย่างมีกลยุทธ์ในการพัฒนาความสามารถในการผลิตชิ้นส่วนเทอร์โมพลาสติกในปริมาณมาก

ความแตกต่างที่โดดเด่นที่สุดระหว่างวัสดุเทอร์โมเซตและเทอร์โมพลาสติกอยู่ในความจริงที่ว่าวัสดุเทอร์โมเซตจะต้องเก็บไว้ในที่เก็บความเย็นก่อนที่จะถูกหล่อหลอมเป็นชิ้นส่วนและเมื่อมีรูปร่างชิ้นส่วนเทอร์โมเซตจะต้องได้รับการบ่มเป็นเวลาหลายชั่วโมง กระบวนการต้องใช้พลังงานและเวลาจำนวนมากดังนั้นต้นทุนการผลิตชิ้นส่วนเทอร์โมเซ็ตจึงมีแนวโน้มที่จะยังคงอยู่ในระดับสูง

การบ่มจะเปลี่ยนโครงสร้างโมเลกุลของเทอร์โมเซ็ทคอมโพสิตอย่างถาวรทำให้ชิ้นส่วนของมันมีความแข็งแรง อย่างไรก็ตามในขั้นตอนปัจจุบันของการพัฒนาเทคโนโลยีการบ่มยังทำให้วัสดุในส่วนที่ไม่เหมาะสมสำหรับการใช้ซ้ำในองค์ประกอบโครงสร้างหลัก

อย่างไรก็ตามวัสดุเทอร์โมพลาสติกไม่จำเป็นต้องมีการจัดเก็บความเย็นหรือการอบเมื่อทำเป็นชิ้นส่วนตาม Dion พวกเขาสามารถประทับตราเป็นรูปร่างสุดท้ายของส่วนที่เรียบง่าย - ตัวยึดทุกตัวสำหรับเฟรมลำตัวในแอร์บัส A350 เป็นส่วนคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติก - หรือเข้าสู่ขั้นตอนกลางขององค์ประกอบที่ซับซ้อนมากขึ้น

วัสดุเทอร์โมพลาสติกสามารถเชื่อมเข้าด้วยกันได้หลายวิธีช่วยให้ชิ้นส่วนที่ซับซ้อนและมีรูปร่างสูงสามารถทำจากโครงสร้างย่อยที่เรียบง่าย การเชื่อมเหนี่ยวนำวันนี้ส่วนใหญ่จะใช้ซึ่งจะช่วยให้ชิ้นส่วนที่แบนและหนาคงที่จะทำจากส่วนย่อยตาม Dion อย่างไรก็ตามคอลลินส์กำลังพัฒนาเทคนิคการสั่นสะเทือนและการเชื่อมแรงเสียดทานสำหรับการเข้าร่วมชิ้นส่วนเทอร์โมพลาสติกซึ่งเมื่อได้รับการรับรองว่าคาดว่าในที่สุดจะอนุญาตให้ผลิต“ โครงสร้างที่ซับซ้อนขั้นสูงอย่างแท้จริง” เขากล่าว

ความสามารถในการเชื่อมวัสดุเทอร์โมพลาสติกเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโครงสร้างที่ซับซ้อนช่วยให้ผู้ผลิตสามารถทำสกรูโลหะตัวยึดและบานพับที่ต้องการโดยชิ้นส่วนเทอร์โมเซตสำหรับการเข้าร่วมและพับดังนั้นจึงสร้างประโยชน์ลดน้ำหนักประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ประมาณสีน้ำตาล

ถึงกระนั้นคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกยึดติดกับโลหะได้ดีกว่าคอมโพสิตเทอร์โมเซตตามสีน้ำตาล ในขณะที่การวิจัยและพัฒนาอุตสาหกรรมมีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาแอพพลิเคชั่นที่ใช้งานได้จริงสำหรับทรัพย์สินเทอร์โมพลาสติกนั้นยังคงอยู่“ ในระดับความพร้อมของเทคโนโลยีในช่วงต้น” ในที่สุดก็อาจทำให้วิศวกรการบินและอวกาศออกแบบส่วนประกอบที่มีโครงสร้างแบบบูรณาการเทอร์โมพลาสติกและโลหะ

ยกตัวอย่างเช่นแอปพลิเคชั่นที่มีศักยภาพอย่างหนึ่งสามารถเป็นที่นั่งผู้โดยสารสายการบินที่มีน้ำหนักเบาที่มีวงจรโลหะทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับอินเทอร์เฟซที่ผู้โดยสารใช้เพื่อเลือกและควบคุมตัวเลือกความบันเทิงบนเครื่องบินของเขาหรือเธอ , เอนกายที่นั่งแบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์, ความทึบแสงของหน้าต่างและฟังก์ชั่นอื่น ๆ

ซึ่งแตกต่างจากวัสดุเทอร์โมเซตซึ่งจำเป็นต้องได้รับการรักษาเพื่อสร้างความแข็งความแข็งแรงและรูปร่างที่จำเป็นจากชิ้นส่วนที่พวกเขาทำโครงสร้างโมเลกุลของวัสดุคอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกจะไม่เปลี่ยนเป็นชิ้นส่วนตาม Dion

เป็นผลให้วัสดุเทอร์โมพลาสติกทนต่อการแตกหักได้มากขึ้นเมื่อได้รับผลกระทบมากกว่าวัสดุเทอร์โมเซตในขณะที่ให้ความทนทานและความแข็งแรงของโครงสร้างที่คล้ายกันหากไม่แข็งแรง “ ดังนั้นคุณสามารถออกแบบ [ชิ้นส่วน] ให้กับเกจที่บางกว่าได้” ดิออนกล่าวซึ่งหมายถึงชิ้นส่วนเทอร์โมพลาสติกมีน้ำหนักน้อยกว่าชิ้นส่วนเทอร์โมเซตใด ๆ ที่พวกเขาแทนที่แม้นอกเหนือจากการลดน้ำหนักเพิ่มเติมที่เกิดจากชิ้นส่วนเทอร์โมพลาสติกไม่จำเป็นต้องใช้สกรูโลหะ .

การรีไซเคิลเทอร์โมพลาสติกควรพิสูจน์กระบวนการที่ง่ายกว่าชิ้นส่วนเทอร์โมเซตรีไซเคิล ที่สถานะปัจจุบันของเทคโนโลยี (และในบางครั้ง) การเปลี่ยนแปลงที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ในโครงสร้างโมเลกุลที่เกิดจากการบ่มวัสดุเทอร์โมเซตป้องกันการใช้วัสดุรีไซเคิลเพื่อสร้างส่วนใหม่ของความแข็งแรงที่เทียบเท่า

การรีไซเคิลชิ้นส่วนเทอร์โมเซ็ตเกี่ยวข้องกับการบดเส้นใยคาร์บอนในวัสดุให้มีความยาวเล็กน้อยและเผาส่วนผสมของเส้นใยและ resin ก่อนที่จะประมวลผลใหม่ วัสดุที่ได้รับสำหรับการประมวลผลซ้ำมีโครงสร้างที่อ่อนแอกว่าวัสดุเทอร์โมเซตซึ่งชิ้นส่วนรีไซเคิลได้ทำดังนั้นการรีไซเคิลชิ้นส่วนเทอร์โมเซตให้กลายเป็นชิ้นส่วนใหม่มักจะเปลี่ยน“ โครงสร้างรองให้กลายเป็นตติยภูมิ” บราวน์กล่าว

ในทางกลับกันเนื่องจากโครงสร้างโมเลกุลของชิ้นส่วนเทอร์โมพลาสติกไม่เปลี่ยนแปลงในกระบวนการผลิตชิ้นส่วนและการเข้าร่วมชิ้นส่วนพวกเขาสามารถละลายลงไปในรูปแบบของเหลว

นักออกแบบเครื่องบินสามารถเลือกวัสดุเทอร์โมพลาสติกที่มีให้เลือกมากมายให้เลือกในการออกแบบและผลิตชิ้นส่วน “ เรซินที่หลากหลาย” มีให้บริการซึ่งเส้นใยคาร์บอนไฟเบอร์หนึ่งมิติหรือการสานสองมิติสามารถฝังได้ทำให้เกิดคุณสมบัติของวัสดุที่แตกต่างกัน Dion กล่าว “ เรซินที่น่าตื่นเต้นที่สุดคือเรซินที่มีการละลายต่ำ” ซึ่งละลายที่อุณหภูมิที่ค่อนข้างต่ำและสามารถสร้างรูปทรงและเกิดขึ้นที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่า

เทอร์โมพลาสติกชั้นเรียนที่แตกต่างกันยังมีคุณสมบัติความแข็งที่แตกต่างกัน (สูงปานกลางและต่ำ) และคุณภาพโดยรวมตาม Dion เรซินคุณภาพสูงที่สุดมีค่าใช้จ่ายมากที่สุดและความสามารถในการจ่ายได้หมายถึงส้น Achilles สำหรับเทอร์โมพลาสติกเมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุเทอร์โมเซต โดยทั่วไปแล้วพวกเขามีค่าใช้จ่ายมากกว่าเทอร์โมเซ็ตและผู้ผลิตเครื่องบินจะต้องพิจารณาข้อเท็จจริงในการคำนวณการออกแบบต้นทุน/ผลประโยชน์บราวน์กล่าว

ส่วนหนึ่งด้วยเหตุผลดังกล่าว GKN Aerospace และอื่น ๆ จะยังคงมุ่งเน้นไปที่วัสดุเทอร์โมเซตมากที่สุดเมื่อผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างขนาดใหญ่สำหรับเครื่องบิน พวกเขาใช้วัสดุเทอร์โมพลาสติกอย่างกว้างขวางในการทำชิ้นส่วนโครงสร้างที่เล็กลงเช่น Empennages, Rudders และสปอยเลอร์ อย่างไรก็ตามในไม่ช้าเมื่อมีการผลิตชิ้นส่วนเทอร์โมพลาสติกที่มีน้ำหนักเบาสูงผู้ผลิตจะใช้มันอย่างกว้างขวางมากขึ้น-โดยเฉพาะอย่างยิ่งในตลาด Evtol Uam ที่กำลังขยายตัวสรุป Dion

มาจาก ainonline