Nowe podejście do projektowania wnętrz samolotów może sprawić, że ich produkcja będzie tańsza i bardziej ekologiczna
W przypadku wyposażenia wnętrz samolotów stosowanie żywicy fenolowej w połączeniu z włóknami szklanymi stanowi dla przemysłu lotniczego idealne rozwiązanie. Celem wspieranego ze środków UE projektu IntAir było udoskonalenie materiałów i procesu produkcji kompozytów nowej generacji używanych we wnętrzach samolotów – tańszych, lżejszych i bezpieczniejszych niż obecnie stosowane materiały toksyczne. Prace zespołu projektowego koncentrowały się na szczególnym rodzaju materiału kompozytowego – wstępnie impregnowanych włóknach węglowych lub szklanych, zwanych „prepregami”. Prepregi to wysokowydajne kompozyty składające się z tkaniny impregnowanej żywicą termoutwardzalną, która jest następnie częściowo utwardzana. Rezultatem jest materiał, który jest nie tylko bardzo łatwy w obróbce i cięciu, ale również cechuje się wysokim stosunkiem włókna do polimeru, co zapewnia jego wysoką wydajność. Zwykle proces produkcji wykończonych części wygląda tak, że prepreg jest układany w formie i wzmacniany za pomocą wysokiej temperatury i ciśnienia aż do pełnego utwardzenia polimeru. Żywice PFA (z alkoholu polifurfurylowego) nie są niczym nowym. Jak wyjaśnia dr Joe Carruthers, dyrektor zarządzający w spółce Composites Evolution odpowiedzialnej za realizację projektu IntAir, „są one od wielu lat stosowane w przemyśle odlewniczym, a od kilku lat prowadzone są prace nad ich zastosowaniem w kompozytach. Nasza firma pracuje nad prepregami PFA od mniej więcej 2010 roku. W tym czasie największym wyzwaniem było doprowadzenie ich do standardów jakości (konsystencji) i wydajności wymaganych w przemyśle lotniczym. Więc na pytanie »dlaczego teraz?« odpowiem, że nie był to szybki proces, a raczej wynik długoletnich poważnych działań badawczo-rozwojowych”. Przed uruchomieniem projektu firma Composites Evolution(odnośnik otworzy się w nowym oknie) była w stanie produkować małe ilości prepregów na skalę laboratoryjną. Zatem jednym z celów inicjatywy było wykazanie możliwości zwiększenia skali produkcji prepregów w ilości, która przyniesie komercyjne korzyści. W trakcie prac zespół napotkał na liczne problemy. Musiał udowodnić, że właściwości mechaniczne, takie jak wytrzymałość i sztywność, oraz odporność na ogień były na takim samym lub wyższym poziomie w porównaniu z obecnie stosowanymi materiałami. Ponadto pracowano nad nadaniem prepregom odpowiednich cech oraz nad sposobem ich obróbki: zbyt lepki materiał jest trudny w obróbce, a niedostatecznie lepki jest trudny do układania w warstwy podczas procesu formowania. Na końcu zajęto się doskonaleniem procesu utwardzania. „Żywice PFA są utwardzane w procesie kondensacji, a z powstałą w jego wyniku parą wodną należy postępować bardzo ostrożnie, aby wydostająca się wilgoć nie przeszkodziła w obróbce powierzchni danej części”. Zespołowi udało się przezwyciężyć wszystkie te wyzwania dzięki połączeniu chemii (opracowanie odpowiedniej żywicy w celu uzyskania wymaganych cech utwardzania) i inżynierii procesowej (opracowanie precyzyjnego procesu wytwarzania, który zapewnia utrzymanie dokładnego stosunku włókna do żywicy dzięki dobrze zaimpregnowanym włóknom). Zakwalifikowanie produktu do użycia w przemyśle lotniczym to stosunkowo długi proces, ale firma prowadzi już rozmowy z wieloma producentami wnętrz samolotów. „Ponadto podmioty z innych sektorów, takich jak transport kolejowy i morski, w których także obowiązują rygorystyczne wymogi w zakresie ochrony przeciwpożarowej, wyraziły spore zainteresowanie. Sprzedajemy nasze materiały do obu tych sektorów”, wyjaśnia Carruthers. Jego zdaniem jest oczywiste, że poświęcony czas i wysiłek się opłaciły. „Jestem dumny z faktu, że w wyniku projektu powstał naprawdę opłacalny produkt, który po zakończeniu prac generuje sprzedaż. Wiele zespołów współpracujących nad projektami ma trudności z przekroczeniem tak zwanej »doliny śmierci« dzielącej etap badań i rozwoju od etapu komercjalizacji. Ale w tym przypadku udało nam się wprowadzić na rynek przełomowy produkt, który przynosi naszym klientom wiele korzyści w porównaniu z powszechnie stosowanym, ale niedoskonałym rozwiązaniem”. Projekt odniósł ewidentny sukces komercyjny, ale poza tym zyskał także uznanie branży. Element siedzenia do zamontowania w pociągu(odnośnik otworzy się w nowym oknie), który został opracowany w ramach projektu, został zakwalifikowany do finału konkursu JEC Innovation Awards 2019(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „13 marca 2019 roku okaże się, czy zwyciężyliśmy”, konkluduje Carruthers.
