Ograniczenie wykorzystania autoklawu w produkcji samolotów
Ograniczenie szkodliwości transportu lotniczego dla środowiska stanowi poważny wkład w minimalizację zmiany klimatu, ze względu na niebotyczne rozmiary globalnego przemysłu lotniczego. Początkowo uwaga przemysłu skupiła się na opracowaniu nowych elementów kompozytowych cechujących się dużą wytrzymałością i niską wagą, jako alternatywy dla metali. Mniejsza masa ogranicza zużycie paliwa i związane z nim emisje. Po opracowaniu komponentów o wysokiej wydajności badania zwróciły się w kierunku jednoczesnego wykorzystania kosztów produkcji i wpływu środowiskowego. W ramach finansowanego ze środków UE projektu "Industrialisation of out-of-autoclave manufacturing for integrated aerostructures" (IRIDA) naukowcy badają potencjał nowych technologii, aby wyprodukować przeznaczone dla przemysłu lotniczego kompozyty wysokiej jakości przy znacznym ograniczeniu zużycia energii. Obróbka za pomocą autoklawu wykorzystuje wysokie temperatury i ciśnienia do produkcji kompozytów, w szczególności te zbudowane z polimerów wzmocnionych włóknami węglowymi (CFRP). Technologia FibreTemp to technika produkcji bez użycia autoklawu, która podgrzewa duże formy kompozytowe za pomocą elektryczności, wykorzystując w tym celu ich wzmocnienia z włókien węglowych. Oprócz równomiernego rozłożenia temperatury i ograniczenia czasu cyklu przetwarzania (szybkie nagrzewanie i chłodzenie), technologia FibreTemp ułatwia udowodnioną stabilność wymiarową zarówno formy, jak i wytwarzanego elementu. Projekt IRIDA zbadał wszystkie aspekty obróbki kompozytów, aby umożliwić opracowanie niezawodnej, precyzyjnej i powtarzalnej techniki. Naukowcy badali różne materiały w celu wykorzystania ich do stworzenia narzędzi stosowanych w procesie produkcji i zapewnienia trwałości w obliczu wielkokrotnych cykli nagrzewania i chłodzenia. Na podstawie uzyskanych informacji zaprojektowano narzędzie CFRP wykorzystujące nasączanie płynną żywicą i cechujące się potencjałem samoczynnego nagrzewania się oraz zintegrowany system chłodzenia. Następnie wykorzystano symulację procesu nasączania z wykorzystaniem różnych warunków przepływu żywicy. W końcu zespół wyprodukował gondolę silnika lotniczego, dużą i złożoną część samolotu, za pomocą technologii FibreTemp. Naukowcy wykazali potencjał drzemiący w technice produkcji bez użycia autoklawu dla potrzeb produkcji złożonych komponentów samolotów z kompozytów o małej masie i przy użyciu zdecydowanie bardziej wydajnego energetycznie procesu. Podczas gdy proces produkcji takich elementów wymaga optymalizacji, jego wykorzystanie do produkcji mniej złożonych komponentów jest bliskie komercjalizacji. Technologie opracowane w międzyczasie w celu monitorowania i kontroli, analizy, symulacji oraz integracji procesu przedstawia ważne możliwości związane z wykorzystaniem i wzmocnieniem społeczności producentów w UE. Zapotrzebowanie na bardziej ekologiczny transport lotniczy oraz rosnąca konkurencyjność powinny zapewnić technologii IRIDA ciepłe przyjęcie w sektorze lotniczym. Również transport lądowy i morski mają szansę na odniesienie korzyści z wykorzystania tej technologii.
Słowa kluczowe
Autoklaw, samolot, produkcja, elementy kompozytowe, konstrukcje lotnicze, FibreTemp
