Thermoplastische Verbundwerkstoffe haben vor kurzem einen wichtigen Meilenstein, den nur wenige bemerkt haben. Gulfstream Aerospace (Savannah, GA, USA) lieferte die 300. Gulfstream 650. Im 2012 ist, dieser zweimotorige Business-Jet das erste Verkehrsflugzeug mit einer kritischen Bedienoberfläche von thermoplastischen Verbundwerkstoffen gefertigt.
Seit Jahrzehnten Airbus (Toulouse, Frankreich) wurde erfolgreich Thermoplastische Verbundwerkstoffe an der Spitze seiner A300-Familie von Flugzeugen verwendet, aber diese sind nicht kritisch Steuerflächen. Fällt die Vorderkante aus dem Flugzeug, das Flugzeug ist noch kein Problem, und jeder ist sicher. Unterlässt der kritischen Steuerfläche, erhöht die Wahrscheinlichkeit einer katastrophalen Landung dramatisch.
Thermoplastische Verbundwerkstoffe gelten nicht für den Einsatz in kritischen oder wichtigen strukturellen Komponenten im Flugzeug seit vielen Jahren. Es gibt mehrere Gründe dafür. Zu aller erst duroplastischen Kunststoffe sind in der Komfort-Zone vieler Menschen - sie sind strukturell stabil und haben eine Genehmigung Flugdatenbank seit über 40 Jahren. Die Anwendung von kontinuierlichen Faserverbundwerkstoffen befindet sich fast ausschließlich um Duroplast Harz Bau. Zusammengesetzte Haupthersteller benutzen Autoklaven (jetzt OOA Öfen) und andere Duroplast Investitionsgüter angetrieben. Neben Datenbanken und Investitionsgütern konzentrierte sich auf Duroplaste Leben die meisten composite-Ingenieure in Duroplast Komfortzonen während ihrer beruflichen Laufbahn. Sie entwickelt oder angepasst einen Prozess um eine kleine Anzahl von vorgefertigten Flug Prepregs zertifiziert. Werkstatt-Techniker sind Vakuum Bagging Spezialisten basierend auf Verklebung oder andere Prozesse für duroplastische Verwendung. Kunden möchten nur duroplastischen Kunststoffe zu verwenden, da sie nichts über die "exotischen" Materialien Thermoplaste genannt wissen.
In einer unvermeidlichen Community ist dieser Komfort-Zone der Hauptgrund für den langsamen Fortschritt der Luft-und Raumfahrtindustrie bei der Nutzung der Vorteile von thermoplastischen Kunststoffen. Auch wenn die Porosität der Thermoplastische Prepregs weniger als 0,5 % ist, von denen einige identisch sind, und die AFP-Teile aus der Prepreg ähnliche Porosität haben, einige Leute immer noch den letzten Teil in den Autoklaven zur Festigung zu gewährleisten platzieren möchten. Hoppla, sogar einige Ingenieure, die in thermoplastischen Verbundwerkstoffen wie tüchtig sind, damit die Sicherheit der Integration durch Autoklaven. Wenn eine thermoplastische Zusammensetzung in der Datenbank gefunden wird, kann es einen Autoklaven konsolidierten Blick sein. Wenn Sie dies tun, verlieren Sie den Preisvorteil von thermoplastischen Kunststoffen.
Zurück an der G650. Höhen- und Seitenruder sind aus Kohlefaser/PPS Komposit und dann zusammengebaut durch Induktion Schweißen mit FAA-zertifizierte Prozesse. Dieser Satz beschreibt drei Meilensteine, die im Zusammenhang mit diesen Teilen. Zunächst, Aufzüge und Ruder sind entscheidend für die Aufrechterhaltung der Kontrolle über das Flugzeug und FAA wird ihnen nicht bestätigen, wenn es keine wesentliche Leistung Beweis dafür. Zweitens ist die Verwendung von Pharmazeutika (nicht Polyketonen) in kritischen Teile fast undenkbar, wenn diese Strukturen zu entwerfen. Natürlich PPS hat für die Leading Edge verwendet worden, aber die Glasübergangstemperatur (Tg) des Harzes ist nur 90 ° C. An einem heißen Sommertag in der Mojave-Wüste, in Flugzeugen in der Nähe von der Motor-Auspuff kann man feststellen, dass die materiellen Oberflächentemperatur werden gefährlich nahe an 90 ° C.
Glücklicherweise sind PPS (und Polyketonen) teilkristallinen Polymeren. Die Kettenstruktur innerhalb des Polymers ermöglicht es ihnen, einen Großteil ihrer Festigkeit und Steifigkeit über ihre Tg. dagegen halten bei einer Temperatur oberhalb der Tg ein duroplastischer Material wie ein Epoxidharz ausgesetzt ist, zersetzt es sich. In der Tat wurde PPS verwendet seit vielen Jahren in Automobilanwendungen übersteigt die Fahrzeugdichte 140 ° C. Älteren zusammengesetzter Ingenieur (wie ich) hätte eine harte Zeit der Wahl ein Matrixmaterial, das höher als seine Tg sein könnte. Aber einige junge und aufstrebende Ingenieure, die nicht wissen, es funktioniert, das ist ein wichtiger Meilenstein, besser zu machen.
Jetzt ist der dritte Meilenstein. Ein großer Vorteil der Thermoplaste ist, dass sie geschweißt werden können, wodurch die Notwendigkeit für die Verklebung und Nieten sowie Kosten und Gewicht Probleme im Zusammenhang mit diesen. Für FAA-zertifizierte Schweißnähte müssen kritische Thermoplastische Verbundwerkstoffe Vorgaben jedes Mal nachgewiesen werden. KVE Composites Group (den Haag, Niederlande) verwendet TenCate Advanced Composites, um Schweißen Prozesses (Nijverdal, Niederlande) CETEX laminate Prepreg für Komponentenhersteller Fokker Technologies (den Haag, Niederlande) zu entwickeln. (Ratet mal, wo? Ja, diejenigen an der Spitze der Baureihe A300.) Es ist genug, um FAA zertifiziert sein. (Als Randbemerkung, jeder thermoplastischen Verbundwerkstoffen Ingenieur sollte Gott sei Dank für die Holländer, aber dies ist ein weiterer Tag Thema.)
Daher, obwohl Gulfstream technische Meilensteine in der Produktion mehr als fünf Jahren gewesen sein, warum Betrieb aerospace Composites-Industrie noch in die Duroplast-Komfort-Zone in? Ein Grund dafür ist die Bildung-Lücke: vor ein paar Jahren trat ich eine SAMPE-Podiumsdiskussion mit Professor an einer großen US-Universität und der Universität Composites Lehrplan war schwer. Einer der seine Dias erklärt, dass die wichtigsten Flug-Oberflächen aus thermoplastischen Verbundwerkstoffen nicht in der Produktion verwendet wurden. Wenn ich dran war, ich zeigte die Gulfstream auf der Folie und erkannte, dass ich einen potenziellen akademischen Freund verloren. Er wusste überhaupt nicht. Wenn er an einer europäischen Hochschule ist, kann er wissen.
Die Anti-Thermoplast-Vorspannung in den Vereinigten Staaten ist nicht nur wegen des Mangels an wissen, sondern auch weil sie nicht innerhalb der Komfort-Zone. In den 1980er Jahren thermoplastische Composites wurden in militärischen Anwendungen beworben, und wenn sie scheiterten, da die meisten Einsteiger-Technologien haben, als sie versuchte, sie haben wirklich schlechten Ruf. Die Entwicklung von high-Performance thermoplastische Composites in den Vereinigten Staaten wurde reduziert. Im Gegensatz dazu Airbus und das niederländische Unternehmen investiert stark in die Entwicklung von thermoplastischen Verbundwerkstoffen und nutzte eine große Menge an Material so früh wie der Airbus A320. By the way, ist Fokkers aktuelle Ruder ähnlich wie das Ruder, das in die Produktion für mehrere Gulfstream Flugzeuge gesetzt worden ist.
Wo befindet sich der thermoplastischen als nächstes? Weil Thermoplastische Prepregs Bänder ermöglichen vollständige Automatisierung von komplexen Formen, verbesserte Leistung und vollständige Recyclingfähigkeit (obwohl nicht jeder ich glaube dies geglaubt hat) und reduzierte Kosten, sind sie ein geeigneter Ansatz. Kürzlich hörte ich, dass, die Industrie-Experten behaupten, die Körper aus thermoplastischen Verbundwerkstoffen mit automatischen Faser Verlegung vereinen noch autoklaviert, vollständige Konsolidierung zu gewährleisten sein muss. Diese Ansicht ignoriert zwei wichtige Punkte. Erstens haben einige Luft-und Grade thermoplastischen Bänder sehr niedrige Porosität)<0.5%, made="" in="" the="" us)="" and="" will="" only="" get="" better="" and="" better.="" second,="" in="" view="" of="" the="" recent="" significant="" advances="" in="" automation="" of="" artificial="" intelligence="" support,="" the="" real-time="" quality="" management="" of="" afp="" processes="" is="" very="" real="" and="" very="" close.="" why="" does="" toray="" do="" this="" (boeing's="" main="" thermoset="" prepreg="" supplier)="" invests="" more="" than="" $1="" billion="" in="" thermoplastics="" specialist="" tencate="" advanced="" composites="" (morgan="" hill,="" calif.)?="" my="" prediction?="" tomorrow's="" fuselage="" and/or="" new="" midsize="" aircraft="" will="" be="" made="" of="" thermoplastic="" composites="" and="" will="" be="" completed="" in="">
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Im Fokus (LFT-G, LFT) R&D und Produktion:PA, PP, TPU, PPS, PBT, PPA, PEI, PEEKlange Faser & Kohlefaser-kontinuierliche Infiltration thermoplastischen Verbundwerkstoffen Verstärkung Glasserie technischen Kunststoffen. Es kann verwendet werden, in Luft-und Raumfahrt, automotive, medizinische Geräte, Sportgeräte, Haushaltsgeräte und andere leichte und kostengünstige Semi-strukturelle Teile, die hohe Leistung Märkte erfordern.
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