Premium AEROTEC демонстрирует гибридную металлическую конструкцию CFRP-AM для будущих легких конструкций самолетов

Конструкции современных самолетов состоят из множества различных материалов. Например, конструкция фюзеляжа и крыла Airbus A350XWB состоит в основном из композитных материалов с некоторыми металлическими деталями. Здесь детали соединяются по классической гибридной конструкции с помощью болтов и заклепок. Такая конструкция требует больших затрат времени, усилий и затрат на сборку. Кроме того, большое количество креплений в этой классической гибридной конструкции приводит к излишнему весу, а также к концентрации напряжений в точках приложения нагрузки.

В проекте TOAST компания Premium AEROTEC (Аугсбург, Германия), поставщик конструкций фюзеляжа первого уровня для A350, представила совершенно новые методы соединения композитов и металлов. Таким образом устраняются недостатки классической гибридной конструкции с болтами и заклепками. Premium AEROTEC разработала и изготовила менее чем за пять месяцев демонстратор конструкции воздушного тормоза, подобной воздушному тормозу, с использованием современной гибридной конструкции. Он состоял из титанового фитинга для введения нагрузки, изготовленного с помощью аддитивного производства (AM), и пластины из термопластичного композита, армированного углеродным волокном (CFRP), соединенных методом литья под давлением из термопластичного композита.

Новшеством этого демонстратора является соединение различных материалов без болтов и креплений. Это стало возможным только благодаря использованию аддитивного производства и формования термопластов. Титановый фитинг был разработан с штифтами на его нижней стороне и ребрами, разработанными с гироидными структурами, которые легко производятся с использованием AM. Затем титановую деталь AM и пластину из термопласта помещали в форму для термоформования. Два компонента были спрессованы вместе в процессе термоформования, сразу после которого последовал этап литья под давлением. На этом этапе V-образные ребра из термопласта были отформованы и вдавлены в губчатые гироидные ребра титанового фитинга.

Соединения в этом гибридном демонстраторе были выполнены либо соединением материалов (углепластик - углепластик), либо закрытием формы (титан AM - углепластик). Параллельно проводились структурные испытания для определения механических свойств соединений. Эти испытания показали, что способность передавать нагрузку аналогична характеристикам заклепок и болтов.

Преимущества этой современной гибридной конструкции по сравнению с классической конструкцией с использованием механических креплений включают быстрое изготовление и сборку без крепежа, меньшее количество необходимых деталей и более короткие и автоматизированные этапы процесса сборки. Кроме того, эффективность свободы проектирования, используемая при использовании AM и литья под давлением, приводит к снижению веса. Эта технология может применяться везде, где нагрузки должны передаваться между точками и поверхностями.

Premium AEROTEC - первый в мире производитель компонентов, который поставляет компоненты, напечатанные на 3D-принтере из титановых сплавов, для серийного производства самолетов. Premium AEROTEC - глобальный игрок в авиационной отрасли, оборот которой в 2018 году составил 2 миллиарда евро. Основным направлением деятельности компании является проектирование и строительство авиационных конструкций из металла и композитных материалов из углеродного волокна. У компании есть офисы в Аугсбурге, Бремене, Гамбурге, Норденхаме и Вареле в Германии, а также в Брашове в Румынии. В Premium AEROTEC работает около 10 000 человек по всему миру.