For nylig har termoplastiske kompositter en vigtig milepæl, som få har bemærket. Gulfstream Aerospace (Savannah, GA, USA) leverede 300 Gulfstream 650. Lanceret i 2012 er denne twin-engine business jet det første kommercielle fly til at bruge en kritisk kontrolflade lavet af termoplastiske kompositter.
I flere årtier har Airbus (Toulouse, Frankrig) succesfuldt brugt termoplastiske kompositter i forkant med sin A300 familie af fly, men disse er ikke kritiske kontrolflader. Hvis forkanten falder ud af flyet, er flyet stadig ikke noget problem, og alle er sikre. Hvis den kritiske kontrolflade mislykkes, vil sandsynligheden for en katastrofal landing stige dramatisk.
Termoplastiske kompositter er ikke blevet overvejet til brug i kritiske eller store strukturelle komponenter i fly i mange år. Der er flere grunde til dette. Først og fremmest er termohærdet plast i komfortzonen hos mange mennesker - de er strukturelt stabile og har flyvetilladelsesdatabase i over 40 år. Anvendelsen af kontinuerlige fiberkompositter er næsten udelukkende omkring termohærdende harpikskonstruktion. Store kompositfabrikanter anvender autoklaver (nu OOA ovne) og andet termohærdet drevet kapitaludstyr. Ud over databaser og kapitaludstyr, der er fokuseret på termohærdninger, lever de fleste kompositte ingeniører i termohærdede komfortzoner i hele deres karriere. De har designet eller tilpasset en proces omkring et lille antal færdige flycertificerede præpregs. Workshop teknikere er vacuum bagging specialister baseret på binding eller andre processer til termohærdende brug. Kunder vil kun bruge termoplast, fordi de ikke ved noget om "eksotiske" materialer kaldet termoplast.
I et uundgåeligt samfund er denne komfortzone hovedårsagen til den langsomme udvikling inden for rumfartsindustrien ved at udnytte fordelene ved termoplast. Selv når porøsiteten af den termoplastiske prepreg er mindre end 0,5%, hvoraf nogle er de samme, og AFP-dele fremstillet af prepreget har lignende porøsitet, vil nogle mennesker stadig placere den sidste del i autoklaven for at sikre konsolidering. Ups, selv nogle ingeniører, der er dygtige i termoplastiske kompositter, gerne sikre sikkerheden ved integration gennem autoklaver. Hvis der findes en termoplastisk komposit i databasen, kan den være en autoklavkonsolideret PEEK. Når du gør dette, mister du prisfordelen ved termoplast.
Gå tilbage til G650. Elevatoren og lodret ror er lavet af carbon fiber / PPS komposit og derefter samlet ved induktions svejsning ved hjælp af FAA-certificerede processer. Denne sætning beskriver tre milepæle relateret til disse dele. For det første er elevatorer og roder afgørende for at opretholde kontrollen med flyet, og FAA vil ikke certificere dem, hvis der ikke er nogen væsentlig præstationsbevis. For det andet er anvendelsen af PPS (ikke polyketoner) i kritiske dele næsten utænkelig ved konstruktionen af disse strukturer. Selvfølgelig har PPS været anvendt til forkanten, men glastemperaturen (Tg) af harpiksen er kun 90 ° C. På en varm sommerdag i Mojave-ørkenen, på fly i nærheden af motorens udstødning, kan man bestemme, at materialets overfladetemperatur vil være farligt tæt på 90 ° C.
Heldigvis er PPS (og polyketoner) halvkrystallinske polymerer. Kædelstrukturen i polymeren gør det muligt for dem at opretholde en stor del af deres styrke og stivhed over deres Tg. Omvendt nedbrydes det, når et termohærdende materiale, såsom en epoxyharpiks, udsættes for en temperatur over dens Tg. Faktisk har PPS været anvendt i mange år i bilindustrien, hvor køretøjets tæthed overstiger 140 ° C. En ældre komposit ingeniør (som mig) ville have svært ved at vælge et matrixmateriale, som kunne være højere end dets Tg. Men nogle unge og upstart ingeniører, der ikke ved bedre, gør det til at fungere, hvilket er en vigtig milepæl.
Nu er den tredje milepæl. En stor fordel ved termoplast er, at de kan svejses, hvilket eliminerer behovet for binding og nitning og omkostninger og vægtproblemer forbundet med disse. For FAA-certificerede svejsninger skal kritiske termoplastiske kompositter bevises at opfylde specifikationerne hver gang. KVE Composites Group (Haag, Holland) brugte TenCate Advanced Composites til at udvikle svejseprocessen (Nijverdal, Holland) CETEX laminat prepreg til komponentproducent Fokker Technologies (Haag, Holland). (Gæt hvor? Ja, de i forkant med A300 serien.) Det er nok at være FAA-certificeret. (Som en sidebemærkning skal hver termoplastisk komposit ingeniør takke Gud for hollandsk, men det er en anden dags tema.)
Derfor, selv om Gulfstream's vigtigste tekniske milepæle har været i produktion for mere end fem år siden, hvorfor arbejder aerospace composites-industrien stadig i termoset komfort zone? En af grundene er uddannelsesgabet: For nogle år siden sluttede jeg til en SAMPE paneldiskussion med en professor ved et stort universitet i USA, og universitetets kompositoriske læseplan var tung. Et af sine lysbilleder angav, at de vigtigste flyflader lavet af termoplastiske kompositter ikke blev brugt i produktionen. Da det var min tur, viste jeg Gulfstream på billedet og indså, at jeg mistede en potentiel akademisk ven. Han vidste slet ikke. Hvis han er fra et europæisk universitet, kan han vide det.
Den anti-termoplastiske bias i USA er ikke kun på grund af manglende viden, men også fordi de ikke er inden for komfortzonen. I 1980'erne blev termoplastiske kompositter annonceret i militære applikationer, og da de mislykkedes, da de fleste indgangsniveauer gjorde det, da de først prøvede, fik de virkelig dårlig rap. Udviklingen af termoplastiske kompositter med høj ydeevne i USA er blevet reduceret. I modsætning hertil investerede Airbus og den hollandske virksomhed stærkt i udviklingen af termoplastiske kompositter og begyndte at bruge en stor mængde materiale lige så tidligt som Airbus A320. Forresten svarer Fokker's nuværende ror til det ror, der er sat i produktion til flere Gulfstream-fly.
Hvor er termoplast næste? Fordi termoplastiske prepregbånd muliggør fuld automatisering af komplekse former, forbedret ydeevne og fuld genanvendelighed (selv om ikke alle tror jeg har troet dette) og reducerede omkostninger, er de en levedygtig tilgang. Jeg har for nylig hørt, at industrieksperter hævder, at sikringsorganer af termoplastiske kompositter med automatisk fiberlægning stadig skal autoklaveres for at sikre fuldstændig konsolidering. Denne visning ignorerer to centrale punkter. For det første har nogle termoplastbånd af aerospace-kvalitet meget lav porøsitet (<0,5%, fremstillet="" i="" usa)="" og="" vil="" kun="" blive="" bedre="" og=""> For det andet, i betragtning af de seneste væsentlige fremskridt inden for automatisering af kunstig intelligensstøtte er real-time kvalitetsstyring af AFP-processer meget reel og meget tæt. Hvorfor investerer Toray dette (Boeings største termoset prepreg leverandør) investerer mere end 1 milliard dollar i termoplast specialiserede TenCate Advanced Composites (Morgan Hill, Californien)? Min forudsigelse? Morgens skrop og / eller nye mellemstore fly vil være lavet af termoplastiske kompositter og vil blive gennemført i 2025.
-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- --------------
XIAMEN LFT COMPOSITE PLASTIC CO., LTD.
Fokus på (LFT-G, LFRT) F & U og produktion: PA, PP, TPU, PPS, PBT, PPA, PEI, PEEK lang glasfiber og kulfiber kontinuerlig infiltration termoplast komposit forstærkning serie engineering plastics.It kan bruges i luftfart, bilindustrien, medicinsk udstyr, sportsudstyr, husholdningsapparater og andre lette og omkostningseffektive halvstrukturelle dele, der kræver højtydende markeder.
Hvis du har brug for flere oplysninger, er du velkommen til at kontakte mig.
Mike Lee
Email: sale02@lfrtplastic.com
Mobiltelefon: + 86-180-5026-9764 (wechat / whatsapp / skype)
Hjemmeside: www.lfrt-plastic.com
Tilføj: No.27 Hongxi Road, Tiangong Chuangxin Teknologipark, Maxiang Town, Xiang'an Dist., Xiamen, Fujian, Kina.
