Przyjazne dla środowiska konstrukcje samolotów
Materiały kompozytowe łączą w sobie włókna wzmacniające oraz macierz, które je spaja. Konwencjonalnie, wytwórstwo opera się na wstępnej impregnacji włókien żywicą, a następnie użyciu autoklawu do wykonania wstępniaka. Wymaga to potężnej ilości energii i generuje ogromne ilości odpadów. Formowanie łączne z użyciem cieczy (LCM), dobrze znana grupa technik formowania, wykorzystuje wstępniaka z włókien suchych w formie, do której następnie wtryskiwana jest ciekła żywica. Naukowcy udoskonalili procedurę przygotowywania wstępniaków z suchych włókien w ramach finansowanego przez UE projektu "Advanced preformmanufacturing for industrial LCM-processes" (APRIL). Skupiono się na zastąpieniu procesu obróbki w autoklawie produkcją komponentów na bazie tekstyliów i zastosowaniu nowatorskich technik łączenia do produkcji wstępniaka. Wynikiem jest bardziej ekologiczny proces wytwarzania konstrukcji lotniczych wzmacnianych włóknem węglowym. Wstępniak musi mieścić się w granicach tolerancji geometrycznych i zachować wymiary dla uzyskania rezultatu o kształcie zbliżonym do końcowego. Naukowcy chcieli także wyprodukować wstępniaki o złożonych kształtach geometrycznych i połączyć te mniejsze z większymi dla uzyskania wyższej elastyczności. Do dokonań projektu należy wybór nowych materiałów wiążących i wprowadzenie wspomaganej automatycznie technologii oplatania do wytwarzania elementów do usztywniaczy (podłużnice T). Analizy pokazały, że proces oplatania pozwolił wyprodukować usztywniacze spełniające wymogi mechaniczne, zwiększył efektywność produkcyjną i wyraźnie zmniejszył ilość odpadów (poniżej 1%). Dokonano oceny różnych technologii przygotowania i łączenia części. Aktywacja spoiwa termicznego dała najdokładniejsze rezultaty we wstępnym formowaniu usztywniacza. Jednak ultradźwiękowe spawanie spoiwa okazało się bardzo nieenergochłonnym i szybkim sposobem na łączenie oddzielnych wstępniaków w duże zestawy. Prototypowa linia konstrukcji seryjnej odniosła wielki sukces w porównaniu z konwencjonalnymi procesami obróbki kompozytów węglowych w autoklawach i najnowocześniejszymi technologiami formowania. Podczas produkcji kompozytowych konstrukcji aeronautycznych zaobserwowano znaczne obniżenie zużycia energii i generacji złomu. Bardziej ekologiczny transport powietrzny jest teraz możliwy dzięki zrównoważonym procesom produkcji, które dostarczają lekkich komponentów na rzecz obniżenia zużycia energii i poziomu emisji generowanych przez samoloty.
Słowa kluczowe
Samolot, kompozyt, wzmacniający, światłowodowy, macierz, żywica, autoklaw, wstępniak, formowanie łączne z użyciem cieczy, oplatanie, usztywniacz
