newyddion

Yn dibynnu'n hir ar ddeunyddiau ffibr carbon thermoset ar gyfer gwneud rhannau strwythurol cyfansawdd cryf iawn ar gyfer awyrennau, mae OEMs awyrofod bellach yn croesawu dosbarth arall o ddeunyddiau carbon-ffibr wrth i ddatblygiadau technolegol addo gweithgynhyrchu rhannau di-thermoset newydd yn awtomataidd ar gyfaint uchel, cost isel, a pwysau ysgafnach.

Er bod deunyddiau cyfansawdd carbon-ffibr thermoplastig “wedi bod o gwmpas amser hir,” dim ond yn ddiweddar y gallai gweithgynhyrchwyr awyrofod ystyried eu defnydd eang wrth wneud rhannau awyrennau, gan gynnwys cydrannau strwythurol sylfaenol, meddai Stephane Dion, vp peirianneg yn uned Strwythurau Uwch Collins Aerospace.

Gallai cyfansoddion ffibr carbon thermoplastig gynnig nifer o fanteision i OEMs awyrofod dros gyfansoddion thermoset, ond tan yn ddiweddar ni allai gweithgynhyrchwyr wneud rhannau allan o gyfansoddion thermoplastig ar gyfraddau uchel ac am gost isel, meddai.

Yn ystod y pum mlynedd diwethaf, mae OEMs wedi dechrau edrych y tu hwnt i wneud rhannau o ddeunyddiau thermoset wrth i gyflwr gwyddoniaeth gweithgynhyrchu rhannau cyfansawdd carbon-ffibr ddatblygu, yn gyntaf i ddefnyddio technegau trwyth resin a mowldio trosglwyddo resin (RTM) i wneud rhannau awyrennau, ac yna i ddefnyddio cyfansoddion thermoplastig.

Mae GKN Aerospace wedi buddsoddi'n helaeth mewn datblygu ei dechnoleg trwyth resin a RTM ar gyfer gweithgynhyrchu cydrannau strwythurol awyrennau mawr yn fforddiadwy ac ar gyfraddau uchel.Mae GKN bellach yn gwneud spar adain gyfansawdd un darn, 17 metr o hyd, gan ddefnyddio gweithgynhyrchu trwyth resin, yn ôl Max Brown, VP o dechnoleg ar gyfer menter uwch-dechnolegau Horizon 3 GKN Aerospace.

Mae buddsoddiadau gweithgynhyrchu cyfansawdd trwm OEMs yn yr ychydig flynyddoedd diwethaf hefyd wedi cynnwys gwariant strategol ar ddatblygu galluoedd i ganiatáu gweithgynhyrchu cyfaint uchel o rannau thermoplastig, yn ôl Dion.

Y gwahaniaeth mwyaf nodedig rhwng deunyddiau thermoset a thermoplastig yw'r ffaith bod yn rhaid cadw deunyddiau thermoset mewn storfa oer cyn eu siapio'n rhannau, ac ar ôl eu siapio, rhaid i ran thermoset gael ei halltu am oriau lawer mewn awtoclaf.Mae angen llawer iawn o egni ac amser ar y prosesau, ac felly mae costau cynhyrchu rhannau thermoset yn tueddu i aros yn uchel.

Mae halltu yn newid strwythur moleciwlaidd cyfansawdd thermoset yn ddiwrthdro, gan roi cryfder i'r rhan.Fodd bynnag, yn y cam presennol o ddatblygiad technolegol, mae halltu hefyd yn golygu bod y deunydd yn y rhan yn anaddas i'w ailddefnyddio mewn cydran strwythurol sylfaenol.

Fodd bynnag, nid oes angen storio oer na phobi ar ddeunyddiau thermoplastig pan gânt eu gwneud yn rhannau, yn ôl Dion.Gellir eu stampio i siâp terfynol rhan syml - mae pob braced ar gyfer y fframiau ffiwslawdd yn yr Airbus A350 yn rhan gyfansawdd thermoplastig - neu i gam canolradd cydran fwy cymhleth.

Gellir weldio deunyddiau thermoplastig gyda'i gilydd mewn gwahanol ffyrdd, gan ganiatáu i rannau cymhleth, siâp uchel gael eu gwneud o is-strwythurau syml.Heddiw defnyddir weldio ymsefydlu yn bennaf, sydd ond yn caniatáu i rannau gwastad, trwch cyson gael eu gwneud o is-rannau, yn ôl Dion.Fodd bynnag, mae Collins yn datblygu technegau weldio dirgryniad a ffrithiant ar gyfer ymuno â rhannau thermoplastig, a fydd, unwaith y bydd wedi'i ardystio, yn disgwyl y bydd yn caniatáu iddo gynhyrchu “strwythurau cymhleth gwirioneddol ddatblygedig,” meddai.

Mae'r gallu i weldio deunyddiau thermoplastig gyda'i gilydd i wneud strwythurau cymhleth yn caniatáu i weithgynhyrchwyr wneud i ffwrdd â'r sgriwiau metel, caewyr, a cholfachau sy'n ofynnol gan rannau thermoset ar gyfer uno a phlygu, a thrwy hynny greu budd lleihau pwysau o tua 10 y cant, yn ôl amcangyfrifon Brown.

Yn dal i fod, mae cyfansoddion thermoplastig yn bondio'n well â metelau na chyfansoddion thermoset, yn ôl Brown.Er bod Ymchwil a Datblygu diwydiannol â'r nod o ddatblygu cymwysiadau ymarferol ar gyfer yr eiddo thermoplastig hwnnw yn parhau i fod “ar lefel parodrwydd technoleg aeddfedrwydd cynnar,” gallai yn y pen draw ganiatáu i beirianwyr awyrofod ddylunio cydrannau sy'n cynnwys strwythurau integredig thermoplastig-a-metel hybrid.

Gallai un cymhwysiad posibl, er enghraifft, fod yn sedd teithiwr awyren un darn, ysgafn sy'n cynnwys yr holl gylchedwaith metel sydd ei angen ar gyfer y rhyngwyneb a ddefnyddir gan y teithiwr i ddewis a rheoli ei opsiynau adloniant hedfan, goleuadau sedd, ffan uwchben. , Lledrwch sedd a reolir yn electronig, didreiddedd cysgod ffenestr, a swyddogaethau eraill.

Yn wahanol i ddeunyddiau thermoset, y mae angen eu halltu i gynhyrchu'r anystwythder, cryfder a siâp sy'n ofynnol o'r rhannau y maent yn cael eu gwneud iddynt, nid yw strwythurau moleciwlaidd deunyddiau cyfansawdd thermoplastig yn newid wrth eu gwneud yn rhannau, yn ôl Dion.

O ganlyniad, mae deunyddiau thermoplastig yn llawer mwy gwrthsefyll toriadau na deunyddiau thermoset tra'n cynnig caledwch a chryfder strwythurol tebyg, os nad cryfach.“Felly gallwch chi ddylunio [rhannau] i fesuryddion llawer teneuach,” meddai Dion, sy'n golygu bod rhannau thermoplastig yn pwyso llai nag unrhyw rannau thermoset y maent yn eu disodli, hyd yn oed ar wahân i'r gostyngiadau pwysau ychwanegol sy'n deillio o'r ffaith nad oes angen sgriwiau neu glymwyr metel ar rannau thermoplastig. .

Dylai ailgylchu rhannau thermoplastig hefyd fod yn broses symlach nag ailgylchu rhannau thermoset.Ar gyflwr presennol technoleg (ac am beth amser i ddod), mae'r newidiadau di-droi'n-ôl yn y strwythur moleciwlaidd a gynhyrchir gan halltu deunyddiau thermoset yn atal y defnydd o ddeunydd wedi'i ailgylchu i wneud rhannau newydd o gryfder cyfatebol.

Mae ailgylchu rhannau thermoset yn golygu malu'r ffibrau carbon yn y deunydd yn ddarnau bach a llosgi'r cymysgedd ffibr-a-resin cyn ei ailbrosesu.Mae'r deunydd a geir ar gyfer ailbrosesu yn wannach yn strwythurol na'r deunydd thermoset y gwnaed y rhan wedi'i ailgylchu ohono, felly mae ailgylchu rhannau thermoset yn rhai newydd fel arfer yn troi “strwythur eilaidd yn un trydyddol,” meddai Brown.

Ar y llaw arall, oherwydd nad yw strwythurau moleciwlaidd rhannau thermoplastig yn newid yn y prosesau gweithgynhyrchu rhannau a rhannau-ymuno, yn syml, gellir eu toddi i ffurf hylif a'u hailbrosesu yn rhannau mor gryf â'r rhai gwreiddiol, yn ôl Dion.

Gall dylunwyr awyrennau ddewis o ddetholiad eang o wahanol ddeunyddiau thermoplastig sydd ar gael i ddewis ohonynt wrth ddylunio a gweithgynhyrchu rhannau.Mae “ystod eithaf eang o resinau” ar gael y gellir mewnosod ffilamentau ffibr carbon un-dimensiwn neu wehyddu dau ddimensiwn ynddynt, gan gynhyrchu priodweddau deunydd gwahanol, meddai Dion.“Y resinau mwyaf cyffrous yw'r resinau toddi isel,” sy'n toddi ar dymheredd cymharol isel ac felly gellir eu siapio a'u ffurfio ar dymheredd is.

Mae gwahanol ddosbarthiadau o thermoplastigion hefyd yn cynnig gwahanol briodweddau anystwythder (uchel, canolig ac isel) ac ansawdd cyffredinol, yn ôl Dion.Y resinau o ansawdd uchaf sy'n costio fwyaf, ac mae fforddiadwyedd yn cynrychioli sawdl Achilles ar gyfer thermoplastig o'i gymharu â deunyddiau thermoset.Yn nodweddiadol, maent yn costio mwy na thermosets, a rhaid i weithgynhyrchwyr awyrennau ystyried y ffaith honno yn eu cyfrifiadau dylunio cost/budd, meddai Brown.

Yn rhannol am y rheswm hwnnw, bydd GKN Aerospace ac eraill yn parhau i ganolbwyntio fwyaf ar ddeunyddiau thermoset wrth weithgynhyrchu rhannau strwythurol mawr ar gyfer awyrennau.Maent eisoes yn defnyddio deunyddiau thermoplastig yn eang wrth wneud rhannau strwythurol llai fel empennages, llyw, a sbwylwyr.Yn fuan, fodd bynnag, pan ddaw gweithgynhyrchu rhannau thermoplastig ysgafn, cyfaint uchel, cost isel yn arferol, bydd gweithgynhyrchwyr yn eu defnyddio'n llawer ehangach - yn enwedig yn y farchnad gynyddol eVTOL UAM, meddai Dion.

dod o ainonline