Термопластические ленты продолжают демонстрировать потенциал для создания композитных аэроструктур

Пандемия COVID-19 сильно повлияла на производство аэроструктур, но аэрокосмические усилия не обязательно последовали ее примеру, по крайней мере, для Web Industries (Мальборо, штат Массачусетс, США), компании, которая предлагает услуги по резке термопластической ленты для различных клиентов. Приложения. По словам Гранд Хоу, глобального директора по исследованиям и технологиям, аэрокосмической промышленности, исследованиям в космосе, городской воздушной мобильности (UAM) и вооруженных силах, идет полным ходом, чтобы сделать возможным следующее поколение самолетов - и композиты, в частности термопластические ленты, были ключ ко многим из этих усилий.

Термопластические ленты, конечно, не новость (см. CW Главный редактор Джефф Слоан:«Я хочу сказать вам два слова:« Термопластические ленты », чтобы раскрыть предысторию, относящуюся к 1960-м годам), но в последние несколько лет их интерес, особенно в коммерческой сфере, возрос. аэрокосмические и другие высокопроизводительные приложения (например, нервюры для программы Wing of Tomorrow и программы Multifunctional Fuselage Demonstrator, среди прочего). По сравнению с термореактивными лентами термопласты обладают такими преимуществами, как более высокая прочность, более легкая переработка, их способность обрабатываться вне автоклава (OOA) и тот факт, что они могут храниться при комнатной температуре.

Web Industries находится на переднем крае разработки и применения термопластов, в первую очередь благодаря своим многочисленным возможностям форматирования, которые включают разрезание термореактивных и термопластических лент от поставщиков на различные формы и форматы для удовлетворения конкретных требований клиентов. Благодаря производственным линиям для продольной резки ленты, расположенным на предприятиях в США и Европе, возможности Web включают форматирование термопластичных лент из высококачественного полиэфирэфиркетона (PEEK), полиэфиркетонекетона (PEKK) и полиарилэфиркетона (PAEK), которые чаще всего используются в аэрокосмической отрасли.

Ленты TP для второстепенных авиационных конструкций - и проблемы в основных конструкциях

В настоящее время, отмечает Хоу, большая часть деятельности по созданию аэроструктур в термопластических препрегах сосредоточена на вторичных конструкциях, таких как зажимы, панели доступа или подконструкции, в то время как критически важные для полета первичные конструкции, такие как крылья и фюзеляжи, изготавливаются из термореактивных композитов или металлов.

«Многие проблемы связаны с управлением рисками», - говорит он, и часть проблемы исторически заключалась в растущем количестве термопластичных препрегов от поставщиков. Термопластические материалы менее зрелые, чем термореактивные ленты. По словам Хоу, в то время как термореактивные ленты десятилетиями производились в больших объемах, масштабировались и совершенствовались, термопластические материалы находятся на начальной стадии использования в автоматизированных процессах для крупносерийного производства.

Тем не менее, Web Industries работает с множеством поставщиков композитных материалов, и Хоу говорит, что общая согласованность материалов и масштабность значительно улучшились за последние несколько лет. По его словам, ширина, длина, толщина материала, натяжение волокна и однородность смолы сегодня намного стабильнее и качественнее.

Другой фактор, препятствующий изготовлению более крупных первичных термопластичных структур, заключается в том, что термопластические материалы имеют тенденцию быть более дорогими, чем термореактивные пластмассы. «Он не получит более широкого распространения, если не будет общего преимущества в цене», - признает Хоу, отмечая, что сотрудничество и техническая помощь имеют решающее значение для снижения производственных затрат. «Мы можем достичь лучших решений, если все будут работать вместе от начальных этапов проекта до конца для достижения общих целей».

Гибкость процесса и индивидуализация материалов

В целом, Хоу видит большой потенциал и рост активности в отношении термопластических лент сейчас и в будущем, причем гибкость является одним из основных моментов для клиентов.

В настоящее время термореактивные ленты предназначены в основном для автоматизированного размещения волокон (AFP) с ограничениями, связанными с требованиями к отверждению в автоклаве и температуре хранения. По словам Хоу, термопласты могут обеспечить более гибкий технологический подход, а также обработку OOA, включая форматы лент для автоматической укладки ленты (ATL) и нити для аддитивного производства.

Согласно Web Industries, коммерческое форматирование и решения для цепочек поставок будут иметь решающее значение для обеспечения производителей аэроструктур термопластичными щелевыми лентами, необходимыми для поддержки прогнозируемых темпов строительства в отрасли.

Термопластические препреги также могут быть адаптированы для конкретных применений. По словам Хоу, конечные пользователи стремятся подбирать материалы для каждого приложения. По его словам, поскольку термопласты легко адаптируются, для конкретной детали можно разработать особый формат, что позволит максимально использовать материалы и снизить последующие затраты заказчика. Поскольку UAM, космос и армия являются основными сферами деятельности, Эшли Грэбер, директор по продажам и развитию нового бизнеса, отмечает, что деятельность адаптируется к проекту, а не к программе самолетов.

По словам Джейсона Сурмана, вице-президента по продажам в аэрокосмической отрасли, форматирование термопластических материалов для конкретных применений также помогает сократить количество отходов. В аэрокосмической промышленности ключевой проблемой является соотношение закупок и продаж, которое представляет собой отношение сырья к массе готовой детали. Цель состоит в том, чтобы соотношение покупательной способности к лету было как можно более близким к 1:1, что означает сокращение количества отходов. «Правильный материал в правильном формате для правильного применения может значительно сократить количество отходов», - отмечает Сурман. По его словам, в аэрокосмической отрасли 30% отходов - это «безумно распространенное явление», и для того, чтобы снизить уровень отходов до уровня ниже, требуются совместные усилия со всех сторон.

«Связывание материала с технологическим процессом имеет решающее значение, - добавляет Сурман, - а термопластические ленты становятся перспективным решением для производителей авиационных конструкций».