Tin tức

Long phụ thuộc vào các vật liệu sợi carbon thermoset để tạo ra các bộ phận cấu trúc tổng hợp rất mạnh cho máy bay, các OEM hàng không vũ trụ hiện đang chấp nhận một loại vật liệu sợi carbon khác như những tiến bộ công nghệ hứa hẹn sản xuất tự động các bộ phận không thermoset mới với khối lượng lớn, chi phí thấp và chi phí thấp và trọng lượng nhẹ hơn.

Trong khi các vật liệu composite sợi carbon nhiệt dẻo đã có từ lâu, nhưng chỉ có các nhà sản xuất hàng không vũ trụ gần đây có thể xem xét việc sử dụng rộng rãi của họ trong việc chế tạo các bộ phận máy bay, bao gồm các thành phần cấu trúc chính, Stephane Dion, VP Engineering tại đơn vị cấu trúc tiên tiến của Collins Aerospace cho biết.

Các vật liệu tổng hợp sợi carbon nhiệt dẻo có khả năng cung cấp OEM hàng không vũ trụ một số lợi thế so với vật liệu tổng hợp nhiệt, nhưng cho đến gần đây, các nhà sản xuất không thể tạo ra các bộ phận từ vật liệu tổng hợp nhiệt dẻo với tốc độ cao và với chi phí thấp, ông nói.

Trong năm năm qua, các OEM đã bắt đầu nhìn xa hơn việc tạo ra các bộ phận từ vật liệu nhiệt khi trạng thái khoa học sản xuất bộ phận carbon composite được phát triển, trước tiên là sử dụng các kỹ thuật truyền nhựa và đúc nhựa (RTM) để tạo ra các bộ phận máy bay, sau đó để sử dụng vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo.

GKN Aerospace đã đầu tư rất nhiều vào việc phát triển công nghệ RTM và RTM của mình để sản xuất các thành phần cấu trúc máy bay lớn giá cả phải chăng và với tốc độ cao. GKN hiện tạo ra một SPAR tổng hợp một mảnh dài 17 mét bằng cách sử dụng sản xuất truyền nhựa, theo Max Brown, VP công nghệ cho Sáng kiến ​​Công nghệ tiên tiến của GKN Aerospace 3.

Các khoản đầu tư sản xuất tổng hợp nặng của OEMS trong vài năm qua cũng đã bao gồm chi tiêu chiến lược cho việc phát triển các khả năng để cho phép sản xuất các bộ phận nhiệt dẻo có khối lượng lớn, theo Dion.

Sự khác biệt đáng chú ý nhất giữa các vật liệu nhiệt và nhiệt dẻo nằm ở chỗ vật liệu nhiệt phải được giữ trong kho lạnh trước khi được định hình thành các bộ phận, và một khi được định hình, một phần nhiệt phải trải qua trong nhiều giờ trong nồi hấp. Các quy trình đòi hỏi rất nhiều năng lượng và thời gian, và vì vậy chi phí sản xuất của các bộ phận nhiệt có xu hướng vẫn cao.

Curing làm thay đổi cấu trúc phân tử của một tổng hợp nhiệt không thể đảo ngược, tạo ra phần sức mạnh của nó. Tuy nhiên, ở giai đoạn phát triển công nghệ hiện tại, bảo dưỡng cũng làm cho vật liệu trong phần không phù hợp để tái sử dụng trong một thành phần cấu trúc chính.

Tuy nhiên, các vật liệu nhiệt dẻo không yêu cầu lưu trữ lạnh hoặc nướng khi làm thành phần, theo Dion. Chúng có thể được đóng dấu vào hình dạng cuối cùng của một phần đơn giản, mỗi khung cho các khung thân máy bay trong Airbus A350 là một phần tổng hợp nhiệt dẻo hoặc vào giai đoạn trung gian của một thành phần phức tạp hơn.

Vật liệu nhiệt dẻo có thể được hàn với nhau theo nhiều cách khác nhau, cho phép các bộ phận phức tạp, có hình dạng cao được làm từ các cấu trúc phụ đơn giản. Ngày nay, hàn cảm ứng chủ yếu được sử dụng, chỉ cho phép các phần phẳng, độ dày liên tục được làm từ các phần phụ, theo Dion. Tuy nhiên, Collins đang phát triển các kỹ thuật hàn và ma sát để tham gia các bộ phận nhiệt dẻo, mà một khi được chứng nhận, nó mong đợi cuối cùng sẽ cho phép nó tạo ra các cấu trúc phức tạp thực sự tiên tiến, ông nói.

Khả năng hàn lại các vật liệu nhiệt dẻo để tạo ra các cấu trúc phức tạp cho phép các nhà sản xuất loại bỏ các ốc vít, ốc vít và bản lề theo yêu cầu của các bộ phận nhiệt để nối và gấp, do đó tạo ra lợi ích giảm trọng lượng khoảng 10 %, ước tính màu nâu.

Tuy nhiên, vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo liên kết tốt hơn với kim loại so với vật liệu tổng hợp nhiệt, theo Brown. Trong khi R & D công nghiệp nhằm phát triển các ứng dụng thực tế cho tài sản nhiệt dẻo đó vẫn còn ở mức độ sẵn sàng công nghệ trưởng thành sớm, nhưng cuối cùng, nó có thể cho phép các kỹ sư hàng không vũ trụ thiết kế các thành phần có chứa các cấu trúc tích hợp bằng kim loại và kim loại lai.

Ví dụ, một ứng dụng tiềm năng có thể là một chiếc ghế hành khách máy bay nhẹ, một mảnh có chứa tất cả các mạch dựa trên kim loại cần thiết cho giao diện được sử dụng bởi hành khách để chọn và điều khiển các tùy chọn giải trí trên máy bay, ánh sáng chỗ ngồi, quạt trên cao , ngả ghế được điều khiển bằng điện tử, độ mờ của bóng râm và các chức năng khác.

Không giống như vật liệu nhiệt, cần được bảo dưỡng để tạo ra độ cứng, cường độ và hình dạng cần thiết từ các bộ phận mà chúng được tạo ra, các cấu trúc phân tử của vật liệu composite nhựa nhiệt dẻo không thay đổi khi được tạo thành các phần, theo Dion.

Do đó, các vật liệu nhiệt dẻo có khả năng chống gãy xương hơn nhiều so với vật liệu nhiệt trong khi cung cấp tương tự, nếu không mạnh hơn, độ bền và sức mạnh cấu trúc. Vì vậy, bạn có thể thiết kế [các bộ phận] cho các đồng hồ đo mỏng hơn nhiều .

Tái chế các bộ phận nhiệt dẻo cũng sẽ chứng minh một quá trình đơn giản hơn so với các bộ phận nhiệt tái chế. Ở trạng thái công nghệ hiện tại (và trong một thời gian tới), những thay đổi không thể đảo ngược trong cấu trúc phân tử được tạo ra bằng cách bảo dưỡng vật liệu nhiệt ngăn chặn việc sử dụng vật liệu tái chế để tạo ra các phần mới có độ bền tương đương.

Các bộ phận tái chế nhiệt liên quan đến việc mài các sợi carbon trong vật liệu thành chiều dài nhỏ và đốt cháy hỗn hợp sợi và sợi trước khi tái xử lý nó. Vật liệu thu được để tái xử lý yếu hơn về mặt cấu trúc so với vật liệu nhiệt mà từ đó phần tái chế được thực hiện, do đó, các bộ phận nhiệt tái chế thành các bộ phận mới thường biến cấu trúc thứ cấp thành một cấu trúc thứ cấp, Brown nói.

Mặt khác, bởi vì các cấu trúc phân tử của các bộ phận nhiệt dẻo không thay đổi trong các quá trình sản xuất các bộ phận và các bộ phận, chúng có thể được tan chảy thành dạng chất lỏng và tái xử lý thành các phần mạnh như bản gốc, theo Dion.

Các nhà thiết kế máy bay có thể chọn từ nhiều lựa chọn các vật liệu nhựa nhiệt dẻo khác nhau có sẵn để lựa chọn trong việc thiết kế và sản xuất các bộ phận. Một loạt các loại nhựa khá rộng có sẵn trong đó các sợi sợi carbon một chiều hoặc dệt hai chiều có thể được nhúng, tạo ra các tính chất vật liệu khác nhau, Dion nói. Các loại nhựa thú vị nhất là các loại nhựa tan chảy thấp, tan chảy ở nhiệt độ tương đối thấp và do đó có thể được định hình và hình thành ở nhiệt độ thấp hơn.

Các lớp khác nhau của nhựa nhiệt dẻo cũng cung cấp các đặc tính độ cứng khác nhau (cao, trung bình và thấp) và chất lượng tổng thể, theo Dion. Các loại nhựa chất lượng cao nhất có giá cao nhất và khả năng chi trả đại diện cho gót chân Achilles cho nhựa nhiệt dẻo so với vật liệu nhiệt. Thông thường, chúng có giá cao hơn nhiệt và các nhà sản xuất máy bay phải xem xét thực tế đó trong các tính toán thiết kế chi phí/lợi ích của họ, Brown nói.

Một phần vì lý do đó, GKN Aerospace và những người khác sẽ tiếp tục tập trung vào hầu hết các vật liệu nhiệt khi sản xuất các bộ phận cấu trúc lớn cho máy bay. Họ đã sử dụng các vật liệu nhiệt dẻo rộng rãi trong việc tạo ra các bộ phận cấu trúc nhỏ hơn như Empennages, bánh lái và spoilers. Tuy nhiên, chẳng mấy chốc, khi sản xuất các bộ phận nhiệt dẻo nhẹ có khối lượng lớn, chi phí thấp trở thành thói quen, các nhà sản xuất sẽ sử dụng chúng rộng rãi hơn nhiều đặc biệt là trong thị trường EVTOL UAM đang phát triển, Dion kết luận.

đến từ ainonline