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항공기를위한 매우 강력한 복합 구조 부품을 만들기 위해 열 세트 탄소 섬유 재료에 오랫동안 의존하는 항공 우주 OEM은 기술 발전으로 다른 종류의 탄소 섬유 재료를 수용하고 있습니다. 가벼운 무게.

Collins Aerospace의 Advanced Structures Unit의 VP 엔지니어링 인 Stephane Dion은 열량 가소성 탄소 섬유 복합 재료가“오랜 시간이 걸렸다”고 말했다.

열가소성 탄소 섬유 복합재는 잠재적으로 항공 우주 OEM을 제공 할 수 있지만 최근까지는 최근까지 제조업체는 열가소성 복합재에서 부품을 높은 속도로 저렴한 비용으로 만들 수 없었다고 그는 말했다.

지난 5 년 동안 OEM은 탄소 섬유 복합 부품 제조 과학의 상태가 개발 된 상태에서 열량 세트 재료로 부품을 만드는 것 이상으로, 먼저 수지 주입 및 수지 전달 성형 (RTM) 기술을 사용하여 항공기 부품을 만들기 시작했습니다. 열가소성 복합재를 사용합니다.

GKN Aerospace는 대규모 항공기 구조 부품 제조를 위해 저렴하고 높은 속도로 수지 주입 및 RTM 기술을 개발하는 데 많은 투자를 해왔습니다. GKN Aerospace의 Horizon 3 Advanced-Technologies 이니셔티브의 기술인 Max Brown에 따르면 GKN은 이제 수지 주입 제조를 사용하여 17 미터 길이의 단일 피스 복합 윙 스파를 만듭니다.

Dion에 따르면 지난 몇 년간 OEM의 대형 복합 제조 투자에는 열가소성 부품의 대용량 제조를 허용하는 기능 개발에 전략적으로 지출하는 것이 포함되어있다.

열경화물과 열가소성 재료 사이의 가장 주목할만한 차이는 써모 세트 재료가 부품으로 형성되기 전에 냉장 저장에 보관되어야한다는 사실에 있습니다. 일단 형성되면 써모 세트 부품은 오토 클레이브에서 여러 시간 동안 경화를 겪어야합니다. 프로세스에는 많은 에너지와 시간이 필요하므로 열 세트 부품의 생산 비용은 여전히 ​​높은 경향이 있습니다.

경화는 열경화성 복합재의 분자 구조를 돌이킬 수 없게 변경하여 부분에 강도를 제공합니다. 그러나 현재 기술 개발 단계에서, 경화는 또한 부품의 재료를 기본 구조 구성 요소에서 재사용하기에 부적합한 부분을 렌더링합니다.

그러나 Dion에 따르면 열가소성 재료는 부품으로 만들 때 냉장 저장이나 베이킹이 필요하지 않습니다. 에어 버스 A350의 동체 ​​프레임에 대한 브래킷은 열가소성 복합 부품이거나보다 복잡한 구성 요소의 중간 단계로 간단한 부분의 최종 모양으로 찍을 수 있습니다.

열가소성 재료는 다양한 방식으로 함께 용접 될 수있어 간단한 하위 구조로 복잡하고 고도로 모양의 부품을 만들 수 있습니다. Dion에 따르면 오늘날 유도 용접은 주로 사용되며, 하위 부위에서 평평하고 일정한 두께 부품 만 만들어 낼 수 있습니다. 그러나 Collins는 열가소성 부품을 결합하기위한 진동 및 마찰 용접 기술을 개발하고 있으며, 한 번 인증 된 인증은 결국“진정으로 진정 된 복잡한 구조”를 생산할 수있게 될 것이라고 기대합니다.

복잡한 구조물을 만들기 위해 열가소성 재료를 용접하는 기능을 통해 제조업체는 열세트 부품에 필요한 금속 나사, 패스너 및 힌지를 사용하여 결합 및 접기 위해 약 10 %의 체중 감소 이점을 생성 할 수 있습니다.

브라운에 따르면 열가소성 복합재는 열 세대 복합재보다 금속에 더 잘 결합된다. 산업 R & D는 열가소성 부동산에 대한 실질적인 응용 프로그램을 개발하는 것을 목표로하지만 "초기 성기 기술 준비 수준"으로 남아 있지만 항공 우주 엔지니어는 하이브리드 열가소성 및 금속 통합 구조를 포함하는 구성 요소를 설계 할 수 있습니다.

예를 들어, 하나의 잠재적 인 응용 프로그램은 승객이 인내 엔터테인먼트 옵션, 시트 조명, 오버 헤드 팬을 선택하고 제어하는 ​​데 필요한 인터페이스에 필요한 모든 금속 기반 회로를 포함하는 일체형 가벼운 여객기 여객 좌석 일 수 있습니다. 전자적으로 제어 시트 안락, 창 음영 불투명도 및 기타 기능.

Dion에 따르면 Dion에 따르면 열가소성 복합 재료의 분자 구조는 부품으로 만들어 질 때 변화하지 않는 부분으로 만들어지는 부분에 필요한 강성, 강도 및 모양을 생성하기 위해 경화가 필요한 열경화 재료와 달리 부품으로 변하지 않습니다.

결과적으로, 열가소성 재료는 더 강력하고 구조적 인 강인성과 강도를 제공하는 동시에 열가 세트 재료보다 충격에 대해 훨씬 더 골절이 강합니다. Dion은“열가소성 부품이 금속 나사 나 패스너를 요구하지 않는 사실로 인한 추가 중량 감소와는 별도로 열가소성 부품이 교체 된 열세 세트 부품보다 무게가 줄어든다는 것을 의미합니다. .

재활용 열가소성 부품은 또한 열 세대 부품을 재활용하는 것보다 더 간단한 공정을 증명해야합니다. 현재의 기술 상태 (그리고 앞으로 얼마 동안), 열량 세트 재료를 경화시킴으로써 생성 된 분자 구조의 돌이킬 수없는 변화는 재활용 재료를 사용하여 동등한 강도의 새로운 부분을 만들지 못하게한다.

재활용 열경화 부품은 재료의 탄소 섬유를 작은 길이로 연삭하고 그것을 재 처리하기 전에 섬유 및 레신 혼합물을 태우는 것이 포함됩니다. 재 처리를 위해 얻은 재료는 재활용 부품이 만들어지는 열경화물 재료보다 구조적으로 약하기 때문에 ThermoSet 부품을 새로운 구조로 바꾸어 "2 차 구조를 3 차 구조로 바꿉니다"라고 Brown은 말했습니다.

반면에, 열가소성 부품의 분자 구조는 부품 제조 및 부품 결합 공정에서 변하지 않기 때문에 단순히 액체 형태로 녹아 원본만큼 강한 부분으로 재 처리 될 수 있다고한다.

항공기 설계자는 부품 설계 및 제조에서 선택할 수있는 다양한 열가소성 재료 중에서 선택할 수 있습니다. Dion은“1 차원 탄소 섬유 필라멘트 또는 2 차원 직조가 내장되어 상이한 재료 특성을 생성 할 수있는“광범위한 수지”가 이용 가능하다고 말했다. “가장 흥미 진진한 수지는 상대적으로 낮은 온도에서 녹아서 더 낮은 온도에서 형성되고 형성 될 수 있습니다.

Dion에 따르면 다양한 종류의 열가소성은 다른 강성 특성 (높음, 중간 및 낮음)과 전체 품질을 제공합니다. 가장 높은 품질의 수지는 가장 비용이 많이 들고, 경제성은 열경화물 재료와 비교하여 열가소성의 아킬레스 힐을 나타냅니다. 일반적으로 써모 세트보다 비용이 많이 들고 항공기 제조업체는 비용/혜택 설계 계산에서 그 사실을 고려해야한다고 Brown은 말했다.

이런 이유로 부분적으로 GKN Aerospace와 다른 사람들은 항공기의 대형 구조 부품을 제조 할 때 열경화물 재료에 계속 집중할 것입니다. 그들은 이미 Empennages, Rudders 및 Spoiler와 같은 작은 구조 부품을 만드는 데 열가소성 재료를 널리 사용합니다. 그러나 곧 대량의 가벼운 열가소성 부품의 저비용 저비용 제조가 일상적이되면 제조업체는 특히 급성장하는 EVTOL UAM 시장에서 훨씬 더 광범위하게 사용할 것이라고 Dion은 결론 지었다.

Ainonline에서 왔습니다