habari

Kwa muda mrefu, kwa kutegemea nyenzo za thermoset-nyuzi za kaboni kwa kutengeneza sehemu zenye nguvu sana za muundo wa ndege, OEMs za anga sasa zinakumbatia aina nyingine ya nyenzo za nyuzi za kaboni kwani maendeleo ya kiteknolojia yanaahidi utengenezaji wa kiotomatiki wa sehemu mpya zisizo za thermoset kwa kiwango cha juu, gharama ya chini, na. uzito nyepesi.

Ingawa nyenzo za mchanganyiko wa nyuzi za kaboni ya thermoplastic "zimekuwepo kwa muda mrefu," ni hivi majuzi tu watengenezaji wa anga wanaweza kuzingatia matumizi yao makubwa katika kutengeneza sehemu za ndege, ikijumuisha vipengee vya kimsingi vya miundo, alisema Stephane Dion, uhandisi wa vp katika kitengo cha Miundo ya Juu ya Collins Aerospace.

Michanganyiko ya nyuzi za kaboni ya thermoplastic inaweza kutoa OEM za anga ya juu faida kadhaa juu ya composites za thermoset, lakini hadi hivi majuzi watengenezaji hawakuweza kutengeneza sehemu kutoka kwa composites za thermoplastic kwa viwango vya juu na kwa gharama ya chini, alisema.

Katika miaka mitano iliyopita, kampuni za OEM zimeanza kuangalia zaidi ya kutengeneza sehemu kutoka kwa nyenzo za thermoset wakati sayansi ya utengenezaji wa sehemu ya kaboni-fiber inavyoendelea, kwanza kutumia uwekaji wa resin na uundaji wa uhamishaji wa resin (RTM) kutengeneza sehemu za ndege, na kisha. kuajiri composites thermoplastic.

GKN Aerospace imewekeza pakubwa katika kuendeleza uwekaji resin-infusion yake na teknolojia ya RTM kwa ajili ya utengenezaji wa vipengele vikubwa vya miundo ya ndege kwa bei nafuu na kwa viwango vya juu. GKN sasa inatengeneza bawa lenye urefu wa mita 17 na sehemu moja kwa kutengeneza utiaji resin, kulingana na Max Brown, vp wa teknolojia ya GKN Aerospace's Horizon 3 advanced-technologies.

Uwekezaji mzito wa utengenezaji wa sehemu nyingi za OEMs katika miaka michache iliyopita pia umejumuisha matumizi ya kimkakati katika kukuza uwezo ili kuruhusu utengenezaji wa kiwango cha juu cha sehemu za thermoplastic, kulingana na Dion.

Tofauti inayojulikana zaidi kati ya vifaa vya thermoset na thermoplastic iko katika ukweli kwamba nyenzo za thermoset lazima zihifadhiwe kwenye hifadhi ya baridi kabla ya kutengenezwa katika sehemu, na mara moja umbo, sehemu ya thermoset lazima ifanyike kuponya kwa saa nyingi katika autoclave. Michakato hiyo inahitaji nguvu nyingi na wakati, na hivyo gharama za uzalishaji wa sehemu za thermoset huwa zinabaki juu.

Kuponya hubadilisha muundo wa molekuli ya mchanganyiko wa thermoset bila kubadilika, na kuipa sehemu hiyo nguvu yake. Hata hivyo, katika hatua ya sasa ya maendeleo ya teknolojia, kuponya pia hufanya nyenzo katika sehemu kutofaa kwa matumizi tena katika sehemu ya msingi ya kimuundo.

Hata hivyo, nyenzo za thermoplastic hazihitaji kuhifadhi baridi au kuoka wakati zinafanywa katika sehemu, kulingana na Dion. Zinaweza kubandikwa katika umbo la mwisho la sehemu rahisi—kila mabano ya fremu za fuselage katika Airbus A350 ni sehemu ya mchanganyiko wa thermoplastic—au katika hatua ya kati ya kijenzi changamani zaidi.

Nyenzo za thermoplastic zinaweza kuunganishwa pamoja kwa njia mbalimbali, kuruhusu sehemu ngumu, zenye umbo la juu kufanywa kutoka kwa miundo ndogo rahisi. Leo kulehemu induction hutumiwa hasa, ambayo inaruhusu tu sehemu za gorofa, za unene wa mara kwa mara kufanywa kutoka kwa sehemu ndogo, kulingana na Dion. Hata hivyo, Collins anatengeneza mbinu za kulehemu za vibration na msuguano kwa ajili ya kujiunga na sehemu za thermoplastic, ambazo mara baada ya kuthibitishwa inatarajia hatimaye zitairuhusu kuzalisha "miundo tata ya juu sana," alisema.

Uwezo wa kuunganisha pamoja nyenzo za thermoplastic ili kutengeneza miundo changamano huruhusu watengenezaji kuondoa skrubu za chuma, viungio na bawaba zinazohitajika na sehemu za thermoset za kuunganisha na kukunjwa, na hivyo kutengeneza manufaa ya kupunguza uzito ya takriban asilimia 10, makadirio ya Brown.

Bado, composites thermoplastic composites bora kwa metali kuliko kufanya composites thermoset, kulingana na Brown. Ingawa R&D ya viwanda inayolenga kutengeneza utumizi wa vitendo kwa ajili ya mali hiyo ya thermoplastic inasalia "katika kiwango cha utayari wa teknolojia ya ukomavu wa mapema," inaweza hatimaye kuwaruhusu wahandisi wa anga ya juu kubuni vipengee ambavyo vina miundo mseto ya thermoplastic-na-chuma iliyounganishwa.

Programu moja inayowezekana, kwa mfano, inaweza kuwa kiti cha abiria cha ndege cha kipande kimoja, chepesi chenye sakiti zote za chuma zinazohitajika kwa kiolesura kinachotumiwa na abiria kuchagua na kudhibiti chaguzi zake za burudani za ndege, mwangaza wa viti, feni ya juu. , kuegemea kiti kinachodhibitiwa kielektroniki, upenyezaji wa kivuli cha dirisha na utendaji mwingine.

Tofauti na nyenzo za thermoset, ambazo zinahitaji kuponya ili kutoa ugumu, nguvu, na umbo linalohitajika kutoka kwa sehemu ambazo zinatengenezwa, miundo ya molekuli ya nyenzo za mchanganyiko wa thermoplastic haibadiliki inapofanywa kuwa sehemu, kulingana na Dion.

Kwa hivyo, nyenzo za thermoplastic hustahimili mivunjiko zaidi ya athari kuliko nyenzo za thermoset huku zikitoa uthabiti na uimara wa muundo sawa, ikiwa sio thabiti. "Kwa hivyo unaweza kuunda [sehemu] hadi vipimo nyembamba zaidi," Dion alisema, akimaanisha sehemu za thermoplastic zina uzito mdogo kuliko sehemu zozote za thermoset ambazo hubadilisha, hata mbali na upunguzaji wa uzito unaotokana na ukweli kwamba sehemu za thermoplastic hazihitaji skrubu za chuma au viungio. .

Urejelezaji sehemu za thermoplastic lazima pia kudhibitisha mchakato rahisi zaidi kuliko kuchakata sehemu za thermoset. Katika hali ya sasa ya teknolojia (na kwa muda fulani ujao), mabadiliko yasiyoweza kutenduliwa katika muundo wa molekuli zinazozalishwa kwa kuponya vifaa vya thermoset huzuia matumizi ya nyenzo zilizosindikwa kutengeneza sehemu mpya za nguvu sawa.

Urejelezaji wa sehemu za thermoset hujumuisha kusaga nyuzinyuzi za kaboni kwenye nyenzo katika urefu mdogo na kuchoma mchanganyiko wa nyuzi-na-resini kabla ya kuichakata tena. Nyenzo zilizopatikana kwa kuchakata tena ni dhaifu kimuundo kuliko nyenzo ya thermoset ambayo sehemu iliyorejelewa ilitengenezwa, kwa hivyo kuchakata sehemu za thermoset kuwa mpya kwa kawaida hugeuza "muundo wa pili kuwa wa juu," alisema Brown.

Kwa upande mwingine, kwa sababu miundo ya molekuli ya sehemu za thermoplastic haibadiliki katika mchakato wa kutengeneza sehemu na kuunganisha sehemu, inaweza kuyeyushwa kuwa umbo la kimiminika na kuchakatwa tena katika sehemu zenye nguvu kama zile asili, kulingana na Dion.

Wabunifu wa ndege wanaweza kuchagua kutoka kwa uteuzi mpana wa nyenzo tofauti za thermoplastic zinazopatikana kuchagua katika kubuni na kutengeneza sehemu. "Aina nyingi sana za resini" zinapatikana ambamo nyuzinyuzi za kaboni zenye mwelekeo mmoja au weave zenye pande mbili zinaweza kupachikwa, na kutoa sifa tofauti za nyenzo, alisema Dion. "Resini zinazosisimua zaidi ni resini zenye kuyeyuka kidogo," ambazo huyeyuka kwa viwango vya chini vya joto na hivyo zinaweza kutengenezwa na kuunda kwa joto la chini.

Madarasa tofauti ya thermoplastics pia hutoa sifa tofauti za ugumu (juu, kati na chini) na ubora wa jumla, kulingana na Dion. Resini za ubora wa juu zina gharama zaidi, na uwezo wa kumudu unawakilisha kisigino cha Achilles kwa thermoplastics kwa kulinganisha na vifaa vya thermoset. Kwa kawaida, zina gharama zaidi ya thermosets, na watengenezaji wa ndege lazima wazingatie ukweli huo katika mahesabu ya muundo wa gharama/manufaa, alisema Brown.

Kwa sehemu kwa sababu hiyo, Anga ya GKN na zingine zitaendelea kuzingatia zaidi nyenzo za thermoset wakati wa kutengeneza sehemu kubwa za muundo wa ndege. Tayari hutumia nyenzo za thermoplastic kwa upana katika kutengeneza sehemu ndogo za kimuundo kama vile empennages, rudders, na uharibifu. Hivi karibuni, hata hivyo, wakati utengenezaji wa sehemu za thermoplastic za kiwango cha juu na za bei ya chini unapokuwa kawaida, watengenezaji watazitumia kwa upana zaidi—hasa katika soko linalochipuka la eVTOL UAM, alihitimisha Dion.

kuja kutoka ainonline