Nyligen har termoplastiska kompositer en viktig milstolpe som få har noterat. Gulfstream Aerospace (Savannah, GA, USA) levererade 300-talet Gulfstream 650. Lanserat under 2012 är denna tvåmotoriga affärsstråle det första kommersiella flygplanet att använda en kritisk kontrollyta av termoplastkompositer.
I årtionden har Airbus (Toulouse, Frankrike) framgångsrikt använt termoplastiska kompositer i framkant av sin A300-familj av flygplan, men dessa är inte kritiska kontrollytor. Om framkanten faller av planet, är planet fortfarande inget problem och alla är säkra. Om den kritiska kontrollytan misslyckas kommer sannolikheten för en katastrofal landning att öka dramatiskt.
Termoplastiska kompositer har inte beaktats för användning i kritiska eller stora strukturella komponenter i flygplan i många år. Det finns flera skäl till detta. Först och främst är värmehärdad plast i komfortzonen hos många människor - de är strukturellt stabila och har databas för flygtillstånd i över 40 år. Tillämpningen av kontinuerliga fiberkompositer är nästan helt kring värmehärdad hartskonstruktion. Stora sammansatta tillverkare använder autoklaver (nu OOA-ugnar) och annan värmehärdad kapitalutrustning. Förutom databaser och kapitalutrustning som är inriktade på termosätt, lever de flesta komposittekniker i värmehärdiga komfortzoner under hela karriären. De utformade eller anpassade en process kring ett litet antal färdiga flygcertifierade prepregs. Workshop tekniker är vakuumdämpande specialister baserade på bindning eller andra processer för värmehärdande användning. Kunderna vill bara använda värmehärdad plast eftersom de inte vet något om "exotiska" material som kallas termoplast.
I ett oundvikligt samhälle är denna komfortzon den främsta orsaken till flygindustrins långsamma framsteg i att utnyttja fördelarna med termoplaster. Även när porositeten hos den termoplastiska prepregen är mindre än 0,5%, av vilka några är desamma, och AFP-delarna framställda av prepreget har liknande porositet, vill vissa fortfarande placera den sista delen i autoklaven för att säkerställa konsolidering. Oj, även några ingenjörer som är skickliga i termoplastiska kompositer gillar att säkerställa integrationssäkerheten genom autoklaver. Om en termoplastkomposit hittas i databasen kan den vara en autoklavkonsoliderad PEEK. När du gör det förlorar du prisfördelen med termoplaster.
Gå tillbaka till G650. Hissen och vertikal roder är gjorda av kolfiber / PPS-komposit och monteras sedan genom induktionssvetsning med FAA-certifierade processer. Denna mening beskriver tre milstolpar relaterade till dessa delar. För det första är hissar och roder kritiska för att upprätthålla kontrollen över flygplanet, och FAA kommer inte att intyga om det inte finns något väsentligt prestanda bevis. För det andra är användningen av PPS (inte polyketoner) i kritiska delar nästan otänkbar vid utformningen av dessa strukturer. Naturligtvis har PPS använts för framkanten, men glastemperaturen (Tg) hos hartset är endast 90 ° C. På en varm sommardag i Mojave-öknen, på flygplan nära motorutblåsningen, kan man bestämma att materialytans temperatur kommer att vara farligt nära 90 ° C.
Lyckligtvis är PPS (och polyketoner) halvkristallina polymerer. Kedjestrukturen i polymeren möjliggör för dem att bibehålla en stor del av deras styrka och styvhet över deras Tg. Omvänt, när ett värmehärdande material såsom ett epoxiharts exponeras för en temperatur över dess Tg, sönderdelas det. Faktum är att PPS har använts i många år inom fordonsindustrin där fordonets densitet överstiger 140 ° C. En äldre komposit ingenjör (som jag) skulle ha svårt att välja ett matrismaterial som kunde vara högre än dess Tg. Men några unga och upstart ingenjörer som inte vet bättre får det att fungera, vilket är en viktig milstolpe.
Nu är den tredje milstolpen. En stor fördel med termoplaster är att de kan svetsas, vilket eliminerar behovet av bindning och nitning samt kostnader och viktproblem i samband med dessa. För FAA-certifierade svetsar måste kritiska termoplastkompositer vara bevisade att de uppfyller specifikationerna varje gång. KVE Composites Group (Haag, Nederländerna) använde TenCate Advanced Composites för att utveckla svetsprocessen (Nijverdal, Nederländerna) CETEX laminat prepreg för komponenttillverkaren Fokker Technologies (Haag, Nederländerna). (Gissa vart? Ja, de som är i framkant av A300-serien.) Det är nog att vara FAA-certifierad. (Som en sidotal ska varje termoplastisk komposit ingenjör tacka Gud för nederländska, men det här är en annan dags tema.)
Därför, även om Gulfstreams viktigaste tekniska milstolpar har gått i produktion för mer än fem år sedan, varför arbetar Aerospace Composites-industrin fortfarande i den termiska komfortzonen? En orsak är utbildningsgapet: För några år sedan gick jag med i en SAMPE-paneldiskussion med en professor vid ett stort universitet i USA, och universitetets kompositionsplaner var tunga. En av hans bilder visade att de viktigaste flygytorna av termoplastiska kompositer inte användes i produktionen. När det var min tur visade jag Gulfstream på bilden och insåg att jag förlorade en potentiell akademisk vän. Han visste inte alls. Om han är från ett europeiskt universitet kan han få veta.
Den anti-termoplastiska bias i USA är inte bara på grund av bristande kunskap, men också för att de inte befinner sig inom komfortzonen. På 1980-talet annonserades termoplastiska kompositer i militära applikationer, och när de misslyckades, som de flesta tekniker på avancerad nivå gjorde när de först försökte fick de verkligen dåliga rap. Utvecklingen av termoplastiska kompositer med hög prestanda i USA har minskat. Däremot investerade Airbus och det nederländska företaget kraftigt i utvecklingen av termoplastiska kompositer och började använda en stor mängd material redan i Airbus A320. Förresten är Fokkers nuvarande roder som det roder som har satts i produktion för flera Gulfstream-flygplan.
Var är termoplast nästa? Eftersom termoplastiska prepregband möjliggör full automatisering av komplexa former, förbättrad prestanda och fullständig återvinningsbarhet (även om inte alla tror jag trodde detta) och minskade kostnader, är de ett livskraftigt tillvägagångssätt. Jag hörde nyligen att branschexperter hävdar att säkringar av termoplastkompositer med automatisk fiberläggning fortfarande måste autoklaveras för att säkerställa fullständig konsolidering. Denna vy ignorerar två huvudpunkter. För det första har vissa termoplastband av aerospace-kvalitet mycket låg porositet (<0,5%, tillverkad="" i="" usa)="" och="" kommer="" bara="" att="" bli="" bättre="" och=""> För det andra, med tanke på de senaste betydande framstegen inom automatisering av artificiell intelligens, är realtidskvalitetshanteringen av AFP-processer mycket verklig och mycket nära. Varför gör Toray detta (Boeings främsta termoset prepregleverantör) investerar mer än 1 miljard dollar i termoplastspecialiserade TenCate Advanced Composites (Morgan Hill, Calif.)? Min förutsägelse? Morgondagens skrov och / eller nya mellanslagna flygplan kommer att tillverkas av termoplastkompositer och kommer att slutföras år 2025.
-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- --------------
XIAMEN LFT COMPOSITE PLASTIC CO., LTD.
Fokusera på (LFT-G, LFRT) FoU och produktion: PA, PP, TPU, PPS, PBT, PPA, PEI, PEEK lång glasfiber och kolfiber kontinuerlig infiltration termoplast komposit förstärkning serie engineering plastics.It kan användas inom flygindustrin, fordons-, medicinsk utrustning, sportutrustning, hushållsapparater och andra lätta och kostnadseffektiva halvstrukturella delar som kräver högpresterande marknader.
Om du behöver mer information, var god kontakta mig.
Mike Lee
E-post: sale02@lfrtplastic.com
Mobiltelefon: + 86-180-5026-9764 (wechat / whatsapp / skype)
Webbplats: www.lfrt-plastic.com
Lägg till: No.27 Hongxi Road, Tiangong Chuangxin Teknologipark, Maxiang Town, Xiang'an Dist., Xiamen, Fujian, Kina.
