Hochwertige Verbundstoffe für Flugzeuge dank Cyanatester
Komponenten von Flugzeugkühleinheiten sind bei Temperaturen von 0 bis etwa 240 °C extremen Bedingungen ausgesetzt. Das Projekt HITEMCOMFIL (Manufacturing of high temperature composite parts for air cooling unit (e.g. cyanate ester / carbon fibres) by filament winding) befasste sich mit Cyanatestern als Alternativen für Metalllegierungen in einer Hülsenstruktur - einem Teil der Rotoranordnung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Epoxyharzen sind Cyanatester hochentwickelte duroplastische Polymerharze, die sich für den Einsatz bei hohen Temperaturen eignen und sehr wünschenswerte Eigenschaften haben. Solche Verbundmaterialien ermöglichen eine Gewichtsreduzierung der Struktur und hohe Drehzahlen bei erhöhten Temperaturen. Die Hülse ist Teil einer Anordnung, die aus mehreren Teilen aus unterschiedlichen Materialien besteht, einschließlich eines Stahlkerns und Magneten. Der Niedertemperaturausdehnungskoeffizient von Cyanatestern begrenzt die Ausdehnung der Hülse und hilft so, die Magnete an einer definierten Position zu fixieren. Das ermöglicht einen konstanten Magnetspalt und damit eine höhere Effizienz der Rotoranordnung. Die Forscher stellten per Faserwickeln die strukturellen Komposite her und berücksichtigten dabei, dass dieses Harz hohe Anforderungen in Bezug auf die Feuchtigkeitsaufnahme und Wärmekontrolle während des Prozesses mit sich bringt. Besonderes Augenmerk erhielt dabei die Modellierung und Messung der Restspannungen, die sich nach dem Wickelvorgang in der Hülse bilden. Darüber hinaus gewann das Team weitere Einblicke zu der Frage, wie die Vordehnung des Filaments die Eigenschaften des fertigen Teils beeinflusst. Eine eingehende Analyse der chemischen und physikalischen Vorgänge während der Härtung führte zu einer Minimierung des Hohlraumgehalts um fast 80%. Auf diese Weise lassen sich qualitativ hochwertige Verbundteile mit hervorragenden thermischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen erhalten. Die kombinierte Verwendung von Cyanatester-Harzen und Filament-Vordehnung in einem Prozess macht dieses Verfahren geeignet für die Herstellung einer Vielzahl von Produkten, die hohen Belastungen ausgesetzt sind. Cyanatester sollen sich für Druckbehälter, Druckleitungen, Schwungräder und Motorgehäuse eignen. Dies ermöglicht es HITEMCOMFIL, die Palette von Produkten auf Basis von Cyanatester zu erweitern und Verbundteile in neuen Bereichen abseits der Luft- und Raumfahrt zu bieten.
Schlüsselbegriffe
Flugzeuge, Komposite, Cyanatester, duroplastische Polymere, HITEMCOMFIL, erhöhte Temperaturen
