A’ cothlamadh teip braidte, overmolding agus glasadh foirm, bidh herone a’ toirt a-mach inneal-draibhidh aon-phìos, àrd-torque mar neach-taisbeanaidh airson raon farsaing de thagraidhean.
Inneal-draibhidh co-dhèanta aonaichte.Bidh Herone a’ cleachdadh teipichean prepreg co-dhèanta thermoplastic braidichte mar preforms airson pròiseas a bhios a’ daingneachadh an laminate driveshaft agus a ’toirt thairis air eileamaidean gnìomh leithid gèaraichean, a’ toirt a-mach structaran aonadach a lughdaicheas cuideam, cunntadh pàirt, ùine cruinneachaidh agus cosgais.Stòr airson a h-uile dealbh |gaisgeach
Tha ro-mheasaidhean gnàthach ag iarraidh gun tèid an cabhlach itealain malairteach a dhùblachadh thairis air an ath 20 bliadhna.Gus gabhail ri seo, bidh ìrean cinneasachaidh ann an 2019 airson jetliners bodhaig farsaing eadar-dhealaichte bho 10 gu 14 gach mìos gach OEM, fhad ‘s a tha buidhnean cumhang mar-thà air rampadh gu 60 gach mìos gach OEM.Tha Airbus gu sònraichte ag obair le solaraichean gus pàirtean prepreg làimhe traidiseanta ach dian-ùine atharrachadh air an A320 gu pàirtean air an dèanamh tro phròiseasan ùine rothaireachd 20-mionaid nas luaithe leithid cumadh gluasad roisinn àrd-bhruthadh (HP-RTM), mar sin a’ cuideachadh pàirt bidh solaraichean a’ coinneachadh ri oidhirp eile a dh’ ionnsaigh 100 itealan gach mìos.Aig an aon àm, tha a’ mhargaidh gluasaid adhair is còmhdhail bailteil a tha a’ tighinn am bàrr a’ ro-innse gum feum 3,000 itealan inghearach dealain agus tighinn air tìr (EVTOL) gach bliadhna (250 gach mìos).
“Tha feum aig a’ ghnìomhachas air teicneòlasan cinneasachaidh fèin-ghluasadach le amannan cearcall nas giorra a leigeas le gnìomhan aonachadh, a tha air an tabhann le stuthan thermoplastic, ”arsa Daniel Barfuss, co-stèidheadair agus com-pàirtiche riaghlaidh herone (Dresden, a’ Ghearmailt), teicneòlas composites agus saothrachadh phàirtean. companaidh a bhios a’ cleachdadh stuthan matrix thermoplastic àrd-choileanadh bho polyphenylenesulfide (PPS) gu polyetheretherketone (PEEK), polyetherketoneketone (PEKK) agus polyaryletherketone (PAEK).“Is e ar prìomh amas a bhith a’ cothlamadh àrd-choileanadh stuthan thermoplastic (TPCn) le cosgais nas ìsle, gus pàirtean sònraichte a chomasachadh airson measgachadh nas fharsainge de thagraidhean saothrachaidh sreathach agus tagraidhean ùra," thuirt an Dr. com-pàirtiche.
Gus seo a choileanadh, tha a’ chompanaidh air dòigh-obrach ùr a leasachadh, a’ tòiseachadh le teipichean snàithleach leantainneach làn-thilleadh, a’ bracadh nan teipichean sin gus preform falamh “organoTube” a chruthachadh agus a’ daingneachadh na h-organoTubes gu pròifilean le tar-earrannan agus cumaidhean caochlaideach.Ann an ceum pròiseas às deidh sin, bidh e a’ cleachdadh weldability agus thermoformability TPCn gus eileamaidean gnìomh leithid gèaraichean co-dhèanta fhilleadh a-steach do dhràibhearan, uidheamachadh deiridh air pìoban, no eileamaidean gluasaid a luchdachadh a-steach do stiallan teannachaidh teannachaidh.Tha Barfuss ag ràdh gu bheil roghainn ann pròiseas cumadh tar-chinealach a chleachdadh - air a leasachadh leis an t-solaraiche matrix ketone Victrex (Cleveleys, Lancashire, RA) agus solaraiche pàirtean Tri-Mack (Bristol, RI, SA) - a bhios a’ cleachdadh teip PAEK aig teòthachd leaghaidh nas ìsle airson na pròifilean. agus PEEK airson an overmolding, a’ comasachadh stuth singilte aonaichte thairis air a’ cheangal (faic “Tha Overmolding a’ leudachadh raon PEEK ann an stuthan co-dhèanta”).“Tha an atharrachadh againn cuideachd a’ comasachadh cruth geoimeatrach a ghlasadh, ”thuirt e,“ a bheir a-mach structaran amalaichte as urrainn seasamh ri luchdan eadhon nas àirde. ”
Bidh pròiseas a’ ghaisgich a’ tòiseachadh le teipichean thermoplastic ath-neartaichte le fiber carbon a tha air am brùthadh a-steach do organoTubes agus air an daingneachadh.“Thòisich sinn ag obair leis na organoTubes sin 10 bliadhna air ais, a’ leasachadh pìoban uisgeachaidh measgaichte airson itealain, ”arsa Garthaus.Tha e ag innse, leis nach eil an aon geoimeatraidh aig dà phìob uisgeach itealain, gum biodh feum air molltair airson gach fear, a’ cleachdadh an teicneòlas a th’ ann mar-thà.“Bha feum againn air pìob a ghabhadh iar-phròiseasadh gus geoimeatraidh na pìoba fa leth a choileanadh.Mar sin, b’ e am beachd pròifilean coimeasach leantainneach a dhèanamh agus an uairsin CNC gan lùbadh a-steach do na geoimeatraidh a bhathas ag iarraidh.”
Fig. 2 Bidh teipichean prepreg braided a’ toirt seachad ro-chruthan ann an cruth lìon ris an canar organoTubes airson pròiseas cruthachadh in-stealladh herone agus a’ comasachadh diofar chumaidhean a thoirt gu buil.
Tha seo coltach ris na tha Sigma Precision Components (Hinckley, UK) a’ dèanamh (faic “A’ ath-chàradh aeroengines le pìoban co-dhèanta”) leis an èideadh einnsean carbon fiber / PEEK aige.“Tha iad a’ coimhead air pàirtean co-chosmhail ach a’ cleachdadh dòigh daingneachaidh eadar-dhealaichte,” tha Garthaus a’ mìneachadh.“Le ar dòigh-obrach, tha sinn a’ faicinn comas airson barrachd coileanaidh, leithid nas lugha na 2% porosity airson structaran aerospace. ”
Garthaus' Ph.D.chaidh obair tràchdas aig an ILK a sgrùdadh le bhith a’ cleachdadh pultrusion leantainneach thermoplastic composite (TPC) gus tiùban braided a thoirt gu buil, a lean gu pròiseas saothrachaidh leantainneach le peutant airson tiùban agus pròifilean TPC.Ach, airson a-nis, tha heroone air roghnachadh a bhith ag obair le solaraichean itealain agus luchd-ceannach a ’cleachdadh pròiseas cumadh neo-leantainneach.“Bheir seo saorsa dhuinn na diofar chumaidhean uile a dhèanamh, a’ toirt a-steach pròifilean lùbte agus an fheadhainn le crois-roinn eadar-dhealaichte, a bharrachd air a bhith a’ cur an sàs badan ionadail agus ply drop-offs,” tha e a’ mìneachadh.“Tha sinn ag obair gus am pròiseas airson pìosan ionadail a thoirt a-steach gu fèin-ghluasadach agus an uairsin an co-dhaingneachadh leis a’ phròifil cho-mheasgaichte.Gu bunaiteach, a h-uile rud as urrainn dhut a dhèanamh le laminates còmhnard agus sligean, is urrainn dhuinn a dhèanamh airson tiùban agus pròifilean.”
B’ e a bhith a’ dèanamh na pròifilean falamh TPC sin aon de na dùbhlain as cruaidhe, arsa Garthaus.“Chan urrainn dhut cumadh stampa no cumadh sèididh a chleachdadh le bladder silicone;mar sin, bha againn ri pròiseas ùr a leasachadh.”Ach tha am pròiseas seo a’ toirt comas do phàirtean tiùb is shailean fìor àrd-choileanadh agus a ghabhas dèanamh, tha e a’ toirt fa-near.Leig e cuideachd le bhith a’ cleachdadh a’ chumadh tar-chinealach a leasaich Victrex, far a bheil teòthachd leaghaidh nas ìsle PAEK air a thoirt thairis le PEEK, a’ daingneachadh an organosheet agus cumadh stealladh ann an aon cheum.
Is e taobh sònraichte eile de bhith a’ cleachdadh preforms teip braided organoTube gu bheil iad a’ toirt a-mach glè bheag de sgudal.“Le braiding, tha nas lugha na 2% de sgudal againn, agus leis gur e teip TPC a th’ ann, is urrainn dhuinn an ìre bheag de sgudal seo a chleachdadh air ais anns an ath-mhullach gus an ìre cleachdaidh stuthan fhaighinn suas gu 100%, ”tha Garthaus a’ daingneachadh.
Thòisich Barfuss agus Garthaus an obair leasachaidh mar luchd-rannsachaidh aig Institiud Innleadaireachd Aotrom agus Teicneòlas Polymer (ILK) aig TU Dresden.“Is e seo aon de na h-institiudan Eòrpach as motha airson stuthan co-dhèanta agus dealbhadh aotrom tar-chinealach,” thuirt Barfuss.Bha e fhèin agus Garthaus ag obair an sin airson faisg air 10 bliadhna air grunn leasachaidhean, a’ gabhail a-steach pultrusion TPC leantainneach agus diofar sheòrsaichean de dhol còmhla.Mu dheireadh chaidh an obair sin a tharraing a-steach do na tha a-nis na theicneòlas pròiseas TPC gaisgeach.
“An uairsin chuir sinn a-steach don phrògram Gearmailteach EXIST, a tha ag amas air an leithid de theicneòlas a ghluasad gu gnìomhachas agus a’ maoineachadh 40-60 pròiseact gach bliadhna ann an raon farsaing de raointean rannsachaidh, ”arsa Barfuss.“Fhuair sinn maoineachadh airson uidheamachd calpa, ceathrar luchd-obrach agus tasgadh airson an ath cheum de leudachadh.”Chruthaich iad gaisgeach sa Chèitean 2018 às deidh dhaibh taisbeanadh aig JEC World.
Le JEC World 2019, bha gaisgeach air raon de phàirtean taisbeanaidh a thoirt a-mach, a’ toirt a-steach inneal-draibhidh gèar aotrom, àrd-torque, aonaichte, no gèar gèar.“Bidh sinn a’ cleachdadh organoTube snàithleach gualain / teip PAEK braidte aig na ceàrnan a tha riatanach leis a ’phàirt agus a’ daingneachadh sin ann an tiùb, ”tha Barfuss a’ mìneachadh.“Bidh sinn an uairsin a’ teasachadh an tiùba aig 200 ° C agus ga chuir thairis le gèar air a dhèanamh le bhith a ’stealladh PEEK goirid le snàithleach gualain aig 380 ° C.”Chaidh an overmolding a mhodaladh a’ cleachdadh Moldflow Insight bho Autodesk (San Rafael, Calif., SA).Chaidh ùine lìonaidh molltair a mheudachadh gu 40.5 diogan agus a choileanadh le bhith a ’cleachdadh inneal cumadh in-stealladh ALLROUNDER Arburg (Lossburg, A’ Ghearmailt).
Tha an overmolding seo chan ann a-mhàin a’ lughdachadh cosgaisean cruinneachaidh, ceumannan saothrachaidh agus logistics, ach bidh e cuideachd ag àrdachadh coileanadh.Tha an eadar-dhealachadh de 40 ° C eadar teòthachd leaghaidh a’ chrann PAEK agus teòthachd an gèar PEEK a tha air a dhol thairis air a ’comasachadh ceangal leaghaidh co-leanailteach eadar an dà rud aig an ìre moileciuil.Thathas a’ coileanadh dàrna seòrsa de dh’ inneal ceangail, glasadh foirm, le bhith a’ cleachdadh cuideam an in-stealladh gus a’ chas a thermoform aig an aon àm fhad ‘s a thathar a’ toirt thairis air gus cruth glasaidh cruth a chruthachadh.Chithear seo ann am Fig. 1 gu h-ìosal mar “cruthachadh in-stealladh”.Bidh e a’ cruthachadh cearcall-thomhas preasach no sinusoidal far a bheil an gèar ceangailte ri crois-earrann cruinn rèidh, a tha a’ leantainn gu cruth glasaidh geoimeatrach.Bidh seo a’ neartachadh neart an t-sreath gèara amalaichte, mar a chithear ann an deuchainn (faic an graf gu h-ìosal air an làimh dheis).1. Air a leasachadh ann an co-obrachadh le Victrex agus ILK, bidh heroone a' cleachdadh cuideam stealladh rè overmolding gus cruth glasaidh cruth a chruthachadh anns an t-sreath gèara aonaichte (mullach). cumail suas torque nas àirde an aghaidh cas-draibhidh gèar a tha ro-mheallta gun ghlasadh foirm (lùb dubh air a’ ghraf).
“Tha mòran dhaoine a’ faighinn ceangal leaghaidh co-leanailteach aig àm cus-fhilleadh, ”arsa Garthaus,“ agus tha cuid eile a ’cleachdadh glasadh foirm ann an stuthan co-dhèanta, ach is e an iuchair an dà chuid a chur còmhla ann an aon phròiseas fèin-ghluasadach.”Tha e ag innse, airson toraidhean an deuchainn ann am Fig. 1, gun deach an dà chuid cas agus cearcall-thomhas iomlan an gèar a chlampadh air leth, agus an uairsin an cuairteachadh gus luchdachadh rùsgaidh a bhrosnachadh.Tha a’ chiad teip air a’ ghraf air a chomharrachadh le cearcall gus sealltainn gu bheil e airson gèar PEEK overmolded gun ghlasadh foirm.Tha an dàrna teip air a chomharrachadh le cearcall crùbach coltach ri rionnag, a’ nochdadh deuchainn air gèar overmolded le glasadh foirm.“Anns a’ chùis seo, tha an dà chuid ceangal co-leanailteach agus glaiste le cruth, ”arsa Garthaus,“ agus gheibh thu àrdachadh faisg air 44% ann an luchd torque. ”Is e an dùbhlan a-nis, tha e ag ràdh, a bhith a’ faighinn a’ ghlas-fhoirm gus an luchd a ghabhail aig ìre nas tràithe gus an torque a làimhsicheas an gèar seo mus fàillig e.
Is e puing chudromach mu ghlasadh cruth contour a bhios gaisgeach a’ coileanadh le bhith a’ cruthachadh in-stealladh gu bheil e gu tur air a dhealbhadh a rèir a’ phàirt fa leth agus an luchdachadh a dh’ fheumas a’ phàirt sin a sheasamh.Mar eisimpleir, anns an inneal gearraidh, tha an glasadh cruth timcheall air, ach anns na stiallan teannachaidh gu h-ìosal, tha e aiseach.“Is e seo as coireach gur e dòigh-obrach nas fharsainge a tha anns na tha sinn air a leasachadh,” thuirt Garthaus.“Tha mar a bhios sinn ag aonachadh gnìomhan agus pàirtean an urra ris an tagradh fa-leth, ach mar as motha as urrainn dhuinn seo a dhèanamh, is ann as motha de chuideam agus cosgais as urrainn dhuinn a shàbhaladh.”
Cuideachd, tha an ketone ath-neartaichte le fiber goirid a thathas a’ cleachdadh ann an eileamaidean gnìomh overmolded mar gèaraichean a ’toirt seachad uachdar caitheamh sàr-mhath.Tha Victrex air seo a dhearbhadh agus gu dearbh, tha e a’ margaidheachd na fìrinn seo airson na stuthan PEEK agus PAEK aige.
Tha Barfuss a’ comharrachadh gu bheil an gèar amalaichte, a chaidh aithneachadh le Duais Ùr-ghnàthachaidh Cruinne 2019 JEC anns an roinn aerospace, na “taisbeanadh ar dòigh-obrach, chan e dìreach pròiseas le fòcas air aon iarrtas.Bha sinn airson sgrùdadh a dhèanamh air na b’ urrainn dhuinn saothrachadh a sgioblachadh agus brath a ghabhail air feartan TPCs gus structaran gnìomhail, aonaichte a thoirt gu buil.”Tha a’ chompanaidh an-dràsta a’ dèanamh an fheum as fheàrr de shlatan teannachaidh teannachaidh, air an cleachdadh ann an tagraidhean leithid stiallan.
Fig. 3 Struts teannachaidh teannachaidh Tha cruthachadh in-stealladh air a leudachadh gu stiallan, far a bheil clach-ghealach a' dol thairis air eileamaid gluasad luchdan meatailt a-steach don structar pàirt a' cleachdadh glasadh cruth aiseach gus neart an aonaidh àrdachadh.
Is e an eileamaid gnìomh airson na stiallan teannachaidh teannachadh pàirt eadar-aghaidh meatailteach a bhios a’ gluasad luchdan gu agus bhon fhorc meatailt chun tiùb co-dhèanta (faic an dealbh gu h-ìosal).Thathas a’ cleachdadh cumadh in-stealladh gus an eileamaid toirt a-steach luchd meatailteach a thoirt a-steach don bhuidheann strut co-dhèanta.
“Is e am prìomh bhuannachd a bheir sinn seachad an àireamh de phàirtean a lughdachadh,” thuirt e.“Tha seo a’ sìmpleachadh sgìths, a tha na dhùbhlan mòr dha tagraidhean strut itealain.Tha glasadh foirm mu thràth air a chleachdadh ann an companaidhean thermoset le cuir a-steach plastaig no meatailt, ach chan eil ceangal co-leanailteach ann, gus am faigh thu beagan gluasad eadar na pàirtean.Tha an dòigh-obrach againn, ge-tà, a’ toirt seachad structar aonaichte gun ghluasad mar sin.”
Tha Garthaus ag ainmeachadh fulangas milleadh mar dhùbhlan eile dha na pàirtean sin.“Feumaidh tu buaidh a thoirt air na stiallan agus an uairsin deuchainn reamhar a dhèanamh," tha e a’ mìneachadh.“Leis gu bheil sinn a’ cleachdadh stuthan matrix thermoplastic àrd-choileanaidh, is urrainn dhuinn suas ri 40% fulangas milleadh nas àirde a choileanadh an aghaidh thermosets, agus cuideachd bidh microcracks sam bith bho bhuaidh a ’fàs nas lugha le luchdachadh reamhar.”
Eadhon ged a tha stiallan taisbeanaidh a’ nochdadh cuir a-steach meatailt, tha herone an-dràsta a’ leasachadh fuasgladh uile-thermoplastic, a’ comasachadh ceangal co-leanailteach eadar a’ bhuidheann strut co-dhèanta agus an eileamaid ro-ràdh luchdan.“Nuair as urrainn dhuinn, is fheàrr leinn fuireach uile-cumanta agus togalaichean atharrachadh le bhith ag atharrachadh an seòrsa ath-neartachadh snàithleach, a’ toirt a-steach carbon, glainne, snàithleach leantainneach agus goirid, ”thuirt Garthaus.“San dòigh seo, bidh sinn a’ lughdachadh iom-fhillteachd agus cùisean eadar-aghaidh.Mar eisimpleir, tha mòran nas lugha de dhuilgheadasan againn an taca ri bhith a’ cothlamadh thermosets agus thermoplastics. ”A bharrachd air an sin, chaidh an ceangal eadar PAEK agus PEEK a dhearbhadh le Tri-Mack le toraidhean a’ sealltainn gu bheil 85% de neart laminate aon-stiùiridh CF / PAEK aige agus gu bheil e dà uair cho làidir ri bannan adhesive a’ cleachdadh adhesive film epoxy aig ìre gnìomhachais.
Tha Barfuss ag ràdh gu bheil naoinear luchd-obrach aig a’ bhana-ghaisgeach a-nis agus gu bheil i a’ gluasad bho sholaraiche leasachadh teicneòlais gu solaraiche pàirtean itealain.Is e an ath cheum mòr aige factaraidh ùr a leasachadh ann an Dresden.“Ro dheireadh 2020 bidh ionad pìleat againn a’ toirt a-mach pàirtean den chiad shreath, ”tha e ag ràdh.“Tha sinn mu thràth ag obair le OEMan itealain agus prìomh sholaraichean Ìre 1, a’ nochdadh dhealbhaidhean airson iomadh seòrsa tagradh. ”
Tha a’ chompanaidh cuideachd ag obair le solaraichean eVTOL agus measgachadh de cho-obraichean anns na SA Mar a bhios gaisgeach a’ tighinn gu ìre ann an tagraidhean itealain, tha e cuideachd a’ faighinn eòlas saothrachaidh le tagraidhean bathar spòrs a’ toirt a-steach ialtagan agus co-phàirtean baidhsagal.“Faodaidh an teicneòlas againn raon farsaing de phàirtean iom-fhillte a thoirt gu buil le coileanadh, ùine rothaireachd agus buannachdan cosgais,” thuirt Garthaus.“Is e an ùine rothaireachd againn a’ cleachdadh PEEK 20 mionaid, an coimeas ri 240 mionaid a’ cleachdadh prepreg air a leigheas le autoclave.Tha sinn a’ faicinn raon farsaing de chothroman, ach airson a-nis, tha ar fòcas air a bhith a’ toirt a’ chiad thagraidhean againn gu cinneasachadh agus a’ nochdadh luach nam pàirtean sin don mhargaidh.”
Bidh Herone cuideachd a’ taisbeanadh aig Carbon Fiber 2019. Ionnsaich tuilleadh mun tachartas aig carbonfiberevent.com.
Le fòcas air a bhith a’ dèanamh an fheum as fheàrr de shuidheachadh làimhe traidiseanta, bidh luchd-saothrachaidh nacelle agus cùl-taic smeòrach a’ toirt sùil air cleachdadh fèin-ghluasaid agus cumadh dùinte san àm ri teachd.
Bidh siostam armachd itealain a’ faighinn àrd-choileanadh de charbon / epoxy le èifeachdas cumadh teannachaidh.
Tha dòighean airson obrachadh a-mach a’ bhuaidh a th’ aig composites air an àrainneachd a’ comasachadh coimeas stèidhichte air dàta ri stuthan traidiseanta air raon cluiche cothromach.
Ùine puist: Lùnastal-19-2019