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Longu dipendente di materiali di fibra di carbonu termoset per a fabricazione di parti strutturali composite assai forti per l'aeronautica, l'OEM aerospaziali abbraccianu avà un'altra classa di materiali in fibra di carbonu cum'è l'avvanzi tecnologichi prumettenu a fabricazione automatizata di novi parti non-termose à altu voluminu, low cost, è pesu più liggeru.

Mentre i materiali compositi termoplastici in fibra di carbonu "sò stati intornu à un bellu pezzu", solu recentemente i pruduttori aerospaziali puderanu cunsiderà u so usu generalizatu in a fabricazione di parti di l'aeronautica, cumpresi i cumpunenti strutturali primari, hà dettu Stephane Dion, vp engineering in l'unità Advanced Structures di Collins Aerospace.

I cumposti termoplastici di fibra di carbonu potenzialmente offrenu à l'OEM aerospaziali parechji vantaghji annantu à i compositi termoplastici, ma finu à pocu tempu i fabricatori ùn puderanu micca fà pezzi di compositi termoplastici à prezzi alti è à pocu costu, disse.

In l'ultimi cinque anni, l'OEM anu cuminciatu à guardà al di là di a fabricazione di parti da materiali termosettati cum'è u statu di a scienza di fabricazione di parti cumposti di carbonu-fibra sviluppata, prima per utilizà tecniche di infusione di resina è di trasferimentu di resina (RTM) per fà parti di l'aeronave, è dopu. per aduprà compositi termoplastici.

GKN Aerospace hà investitu assai in u sviluppu di a so tecnulugia di infusione di resina è RTM per a fabricazione di grandi cumpunenti strutturali di l'aeronautica à prezzi accessibili è à prezzi elevati. GKN fa avà un largu di 17 metri di lunghezza, un pezzu d'ala compositu cù a fabricazione di infusione di resina, secondu Max Brown, vp di tecnulugia per l'iniziativa di tecnulugia avanzata Horizon 3 di GKN Aerospace.

L'investimenti pesanti in a fabricazione di cumposti di l'OEM in l'ultimi anni anu ancu inclusu spese strategiche per u sviluppu di capacità per permette a fabricazione di pezzi termoplastici in grande quantità, secondu Dion.

A diffarenza più notuali trà i materiali termoset è termoplastici si trova in u fattu chì i materiali termoset deve esse guardatu in un magazzinu friddu prima di esse furmatu in parti, è una volta formata, una parte termoset deve esse sottumessi à curazione per parechje ore in un autoclave. I prucessi necessitanu una grande quantità d'energia è di tempu, è cusì i costi di produzzione di e parti termostatiche tendenu à stà altu.

A curazione altera a struttura molekulari di un compostu termoset irreversibilmente, dendu a parte a so forza. Tuttavia, in u stadiu attuale di u sviluppu tecnologicu, a curazione rende ancu u materiale in a parte inadatta per a reutilizazione in un cumpunente strutturale primariu.

Tuttavia, i materiali termoplastici ùn anu micca bisognu di conservazione in u friddu o di coccia quandu sò fatti in parti, secondu Dion. Puderanu esse stampati in a forma finale di una parte simplice - ogni bracket per i frames di fuselage in l'Airbus A350 hè una parte composta termoplastica - o in una tappa intermedia di un cumpunente più cumplessu.

I materiali termoplastici ponu esse saldati inseme in diverse manere, chì permettenu parti cumplessi è altamente formate per esse fatte da sottustrutture simplici. Oghje, a saldatura per induzione hè principalmente usata, chì permette solu di parti flat, di spessore constantu à esse fatte da sub-parti, secondu Dion. Tuttavia, Collins sviluppa tecniche di saldatura di vibrazione è di attritu per unisce e parti termoplastiche, chì una volta certificata aspetta chì eventualmente permettenu di pruduce "strutture cumplesse veramente avanzate", disse.

L'abilità di saldare inseme materiali termoplastici per fà strutture cumplesse permette à i pruduttori di sguassà i viti metallici, i fasteners è i cerniere necessarii da e parti termoset per unisce è plegà, creendu cusì un benefiziu di riduzzione di pesu di circa 10 per centu, stima Brown.

Tuttavia, i composti termoplastici si liganu megliu à i metalli cà i composti termoplastici, secondu Brown. Mentre a R&D industriale destinata à sviluppà applicazioni pratiche per quella pruprietà termoplastica resta "à un livellu di prontezza di a tecnulugia di prima maturità", puderia eventualmente permette à l'ingegneri aerospaziali di cuncepisce cumpunenti chì cuntenenu strutture integrate termoplastiche ibride è metalliche.

Una applicazione potenziale puderia, per esempiu, esse un sediu di passageru di l'aereo di linea ligeru di una sola pezza chì cuntene tutti i circuiti basati in metallo necessarii per l'interfaccia utilizata da u passageru per selezziunà è cuntrullà e so opzioni di divertimentu in volu, illuminazione di u sediu, fan di sopra. , reclinazione di u sediu cuntrullata elettronicamente, opacità di l'ombra di finestra, è altre funzioni.

A cuntrariu di i materiali termoinduriti, chì anu bisognu di curazione per pruduce a rigidità, a forza è a forma necessaria da e parti in quale sò fatti, e strutture molecolari di i materiali compositi termoplastici ùn cambianu micca quandu sò fatti in parti, secondu Dion.

In u risultatu, i materiali termoplastichi sò assai più resistenti à a frattura à l'impattu cà i materiali termostabili mentre offrenu una resistenza è una forza strutturale simili, se micca più forte. "Allora pudete cuncepisce [parti] à calibre assai più sottili", hà dettu Dion, chì significa chì e parti termoplastiche pesanu menu di qualsiasi parte termoplastica chì rimpiazzanu, ancu fora di e riduzioni di pesu supplementari chì risultanu da u fattu chì e parti termoplastiche ùn necessitanu micca viti metallici o elementi di fissazione. .

U riciclamentu di e parti termoplastiche deve ancu esse un prucessu più simplice di riciclà e parti termoplastiche. À u statu attuale di a tecnulugia (è per qualchì tempu à vene), i cambiamenti irreversibili in a struttura molekulari prudutte da a curazione di materiali termoset impediscenu l'usu di materiale riciclatu per fà novi parti di forza equivalente.

U riciclamentu di e parti termostatiche implica a macinazione di e fibre di carbone in u materiale in picculi lunghezze è brusgiate a mistura di fibra è resina prima di riprocessà. U materiale ottenutu per a riprocessazione hè strutturalmente più debule cà u materiale termoset da quale a parte riciclata hè stata fatta, cusì u riciclamentu di e parti termoset in novi tipicamente trasforma "una struttura secundaria in una terzaria", disse Brown.

Per d 'altra banda, perchè e strutture molecolari di e parti termoplastiche ùn cambianu micca in i prucessi di fabricazione di parti è di cunghjunzione di parti, ponu esse solu fuse in forma liquida è riprocessate in parti forti cum'è l'uriginali, secondu Dion.

I diseggiani di l'aeronautica ponu sceglie trà una larga selezzione di diversi materiali termoplastici dispunibuli per sceglie in u disignu è a fabricazione di pezzi. "Una larga gamma di resine" hè dispunibule in quale filamenti unidimensionali di fibra di carbonu o tessuti bidimensionali ponu esse incrustati, producendu diverse proprietà di materiale, disse Dion. "I resine più eccitanti sò e resine à bassa fusione", chì si funnu à temperature relativamente bassu è cusì ponu esse formate è formate à temperature più bassu.

Diversi classi di termoplastici offrenu ancu diverse proprietà di rigidità (alta, media è bassa) è qualità generale, secondu Dion. E resine di più alta qualità costanu u più, è l'accessibilità rapprisenta u taccu d'Achille per i termoplastici in paragunà cù i materiali termoset. Di genere, costanu più di i termoset, è i pruduttori di l'aeronautica anu da cunsiderà questu fattu in i so calculi di cuncepimentu di costu / benefiziu, disse Brown.

In parte per questu mutivu, GKN Aerospace è altri continuanu à fucalizza più nantu à i materiali termoset quandu fabricanu grandi parti strutturali per aerei. Dighjà usanu materiali termoplastici largamente in a fabricazione di parti strutturali più chjuche cum'è empennages, timoni è spoilers. Prestu, però, quandu a fabricazione d'altu voluminu, low-cost di parti termoplastiche ligeri diventa rutina, i pruduttori l'utilizanu assai più largamente, in particulare in u mercatu in crescita di eVTOL UAM, cunclusu Dion.

vene da ainonline