Nowe procesy usprawniają naprawę uszkodzonych płatowców z materiałów kompozytowych
Wiele osób myśli, że samoloty pasażerskie latające po naszym niebie mają całkowicie metalową konstrukcję. Prawda jest jednak taka, że najnowsze konstrukcje pasażerskie, w tym Airbus A350 czy Boeing B787, wykorzystują duże ilości materiałów kompozytowych, z których zbudowane są znaczące części płatowców – wśród nich możemy wymienić między innymi skrzydła, kadłuby oraz powierzchnie sterowe. Głównym materiałem, z którego wykonane są te elementy, są tworzywa sztuczne wzmacniane włóknem węglowym (CFRP), dzięki którym samoloty są lżejsze, a zarazem bardziej wytrzymałe. Dodatkowo należy pamiętać także, że konstrukcje samolotów ulegają czasem uszkodzeniom. Problem polega na tym, że elementy wykonane z CFRP mogą być często bardzo trudne do naprawienia, a sam materiał utrudnia stwierdzenie, kiedy naprawa jest konieczna. Jednym z największych problemów jest rozwarstwienie, do którego dochodzi w wyniku uderzeń. Trudności w naprawie elementów samolotów prowadzą do większych opóźnień i wyższych kosztów.
Nowe procesy
Zespół finansowanego przez Unię Europejską projektu NEWCORT opracował nowe metody naprawy tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknem węglowym oraz urządzenia służące do przeprowadzania napraw. Jeden z opracowanych procesów pozwala na kompleksowe podgrzewanie i polimeryzację nowych rodzajów żywicy wokół skomplikowanych, zakrzywionych kształtów, a następnie jej utwardzenie w temperaturze 120-140 °C. Proces ten obejmuje również zaawansowane techniki usuwania materiału oraz przygotowania powierzchni, co rozszerza nasze możliwości w zakresie naprawy elementów z CFRP. „Najbardziej interesujące rezultaty przyniosła dotychczas nasza metodologia AdaptHeat, obejmująca zestaw urządzeń i procesów, które pozwalają na zapewnienie odpowiednich warunków utwardzania w przypadku naprawy złożonych konstrukcji”, wyjaśnia George Kanterakis, koordynator projektu. Utwardzanie żywic polimerowych pozwala na wzmocnienie i osiągnięcie pełnej twardości materiału. Kluczową zmienną w tym procesie jest temperatura – dzieje się tak dlatego, ponieważ materiał ten jest bardzo wrażliwy na najmniejsze zmiany, a najdrobniejsze odstępstwa od normy mogą mieć wpływ na docelową wytrzymałość materiału.
Szkolenia i seminaria
Opierając się na innowacyjnych procesach naprawczych, uczestnicy projektu NEWCORT opracowali również serię szkoleń rozwoju zawodowego w formie seminariów, które koncentrują się na naprawach łączonych elementów kompozytowych oraz trybach transferu ciepła, a także na zastosowaniu tych rozwiązań w konstrukcjach samolotów. Ich uczestnicy otrzymują dostęp do wyników najnowszych badań, zarówno dostarczanych przez zespół projektu NEWCORT, jak i ogół środowiska akademickiego. W ramach seminariów uczestnicy mają także dostęp do praktycznych przykładów i demonstracji, a także możliwości przećwiczenia zdobywanych umiejętności w praktyce. Dzięki temu uczestnicy mogą w pełni zrozumieć omawiane nowe procesy i będą w stanie zastosować je w bezpieczny sposób nawet w przypadku elementów i konstrukcji o kluczowym znaczeniu dla bezpieczeństwa. W gronie głównych klientów, którzy mogą korzystać z innowacyjnych procesów napraw, znajdą się między innymi linie lotnicze oraz warsztaty zajmujące się remontami samolotów. Dzięki innowacjom opracowanym w ramach projektu NEWCORT, przedsiębiorstwa te będą w stanie rozszerzyć zakres oferowanych usług dotyczących napraw elementów kompozytowych. Co więcej, nowe procesy pozwolą na skrócenie czasu napraw, zwłaszcza badań termicznych i przygotowań. W ramach projektu, zespół musiał stawić czoła szeregowi problemów. „Jednym z nich było zadbanie o to, by nasze rozwiązania nie były zbyt skupione na teorii, a w związku z tym mało użyteczne dla naszych użytkowników końcowych. Jednocześnie chcieliśmy podkreślić ich przełomowy charakter”, zauważa Kanterakis. „Dzięki długiemu procesowi opartemu na kolejnych iteracjach i pomocy użytkowników końcowych z całego świata, jesteśmy obecnie przekonani, że wyniki naszych prac mogą teraz bezpiecznie trafić do hangarów”. Kanterakis twierdzi, że sukces zawdzięcza ścisłej współpracy pomiędzy interdyscyplinarnymi zespołami ekspertów z różnych dziedzin i o różnych specjalizacjach. Naukowcy rozpoczęli już intensywną kampanię informacyjną i realizacyjną, która potrwa przez następne kilka lat. Rezultaty projektu NEWCORT obejmują innowacyjne procesy naprawy kompozytowych elementów płatowców oraz szkolenia techniczne dotyczące ich wykorzystania w praktyce. Opracowane przez zespół procesy pozwalają na zmniejszenie kosztów napraw. Dzięki nim najnowsze i najbardziej efektywne samoloty będą mogły pozostać w powietrzu dłużej niż dotychczas.
Słowa kluczowe
NEWCORT, samolot, CFRP, płatowiec, procesy napraw, AdaptHeat, tworzywa sztuczne wzmacniane włóknem węglowym
