Toray разработал новый огнеупорный CFRP препрег, устанавливающий стандарт для авиации

Toray Industries: материалы информатика для быстрой разработки CFRP препрега с высокой огнестойкостью и механикой

Toray Industries Inc. (Токио, Япония) разработала CFRP препрег для передовых аэрокосмических применений. Компания задействовала технологию материалов информатики — комбинацию машинного обучения, теоретической плотности, симуляций и баз данных — для быстрого достижения оптимальной высокой огнестойкости и механической производительности. Дальнейшие демонстрационные тесты для расширения применений CFRP на авиацию, авто, общую промышленность.

Проблема: компромисс огнестойкости и механики

По Toray, хотя CFRP механически превосходит металлы, есть функциональные недостатки: огнестойкость и электропроводность. Улучшение этих свойств желательно. Инженерия и оптимизация разных параметров огнестойкости и механики требует огромных экспериментальных данных. Сокращение лид-тайма разработки сложно.

Цифровая трансформация: материаловая информатика

Как часть инициатив цифровой трансформации (данные + цифровые технологии для конкурентоспособности), Toray применила материаловую информатику в инженерии CFRP и установила технологию быстрой разработки материалов через обратный анализ задач (inverse problem analysis) для уточнения дизайнов материалов на основе требуемых свойств.

Использован self-organizing map из совместного исследования с Тохоку университетом как инструмент анализа, позволяя идентифицировать подходящие комбинации материалов для целевых свойств через эксперименты. Успешно спроектирована матричная смола для волоконного усиления → CFRP препрег.

Результаты

• Препрег дает эквивалентную компрессионную прочность, термоустойчивость и другие механические свойства текущим аэрокосмическим материалам.
• Одновременно — на 35% ниже тепла выделения (heat release rate) — скорость выделения тепла при пожаре — по сравнению с ними.

Toray планирует применить обратный анализ к теплопроводности, электропроводности и др. для инженерии высокофункциональных препрегов под диверсифицирующиеся нужды авиации, авто, общей промышленности.

Часть прогресса — в рамках «Materials Integration» для Revolutionary Design System of Structural Materials под Cross-ministerial Strategic Innovation Promotion Program (SIP), лидируемом Council for Science, Technology and Innovation (CSTI) Кабинета Японии, под эгидой Japan Science and Technology Agency.