Konbine tep trese, overmolding ak fòm-bloke, Ewòn pwodui yon sèl pyès, gwo-koupl Kovèti pou-driveshaft kòm demonstrasyon pou yon pakèt aplikasyon.
Unitized konpoze Kovèti pou-driveshaft.Herone sèvi ak kasèt prepreg konpoze tèmoplastik trese kòm preform pou yon pwosesis ki konsolide laminated driveshaft la ak overmolds eleman fonksyonèl tankou angrenaj, pwodwi estrikti unitized ki diminye pwa, konte pati, tan asanble ak pri.Sous pou tout imaj |ewòn
Pwojeksyon aktyèl yo mande pou yon doubl nan flòt avyon komèsyal nan 20 pwochen ane yo.Pou akomode sa a, pousantaj pwodiksyon an 2019 pou avyon widebody ki entansif konpoze varye ant 10 a 14 pa mwa pa OEM, pandan y ap narrowbodies te deja monte a 60 pa mwa pou chak OEM.Airbus espesyalman ap travay ak founisè yo chanje tradisyonèl men ki entansif, men layup prepreg pati sou A320 a nan pati ki fèt atravè pi vit, pwosesis tan sik 20 minit tankou bòdi transfè résine wo-presyon (HP-RTM), konsa ede pati. founisè yo rankontre yon plis pouse nan direksyon 100 avyon pa mwa.Pandan se tan, émergentes iben lè mobilite ak transpò mache a ap prevwa yon bezwen pou 3,000 elektrik vètikal dekolaj ak aterisaj (EVTOL) avyon pou chak ane (250 pou chak mwa).
"Endistri a mande pou teknoloji pwodiksyon otomatik ak tan sik pi kout ki pèmèt tou entegre fonksyon, ki ofri nan konpoze thermoplastic," di Daniel Barfuss, ko-fondatè ak patnè jere nan Herone (Dresden, Almay), yon teknoloji konpoze ak manifakti pati. konpayi ki sèvi ak materyèl segondè-pèfòmans tèmoplastik matris soti nan polyphenylenesulfide (PPS) nan polyetheretherketone (PEEK), polyetherketoneketone (PEKK) ak polyaryletherketone (PAEK)."Objektif prensipal nou an se konbine pèfòmans segondè nan konpoze tèrmoplastik (TPC) ak pi ba pri, pou pèmèt pati pwepare pou yon pi laj varyete aplikasyon pou fabrikasyon seri ak nouvo aplikasyon," ajoute Dr Christian Garthaus, dezyèm ko-fondatè ak jere herone a. patnè.
Pou reyalize sa a, konpayi an te devlope yon nouvo apwòch, kòmanse ak konplètman enpreye, kasèt fib kontinyèl, trese kasèt sa yo yo fòme yon "organoTube" preform kre ak konsolide organoTubes yo nan pwofil ak seksyon transvèsal varyab ak fòm.Nan yon etap pwosesis ki vin apre, li itilize soudabilite ak tèrmoformabilite nan TPC yo entegre eleman fonksyonèl tankou angrenaj konpoze sou driveshafts, fini-fittings sou tiyo, oswa eleman transfè chaj nan janb tansyon-konpresyon.Barfuss ajoute gen opsyon pou itilize yon pwosesis bòdi ibrid - devlope pa founisè matris ketonn Victrex (Cleveleys, Lancashire, UK) ak founisè pati Tri-Mack (Bristol, RI, US) - ki sèvi ak pi ba tanperati fonn PAEK tep pou pwofil yo. ak PEEK pou overmolding la, ki pèmèt yon sèl materyèl fusion atravè rantre nan (gade "Overmolding elaji ranje PEEK a nan konpoze")."Adaptasyon nou an pèmèt tou bloke fòm jeyometrik," li ajoute, "ki pwodui estrikti entegre ki ka kenbe tèt ak chaj menm pi wo."
Pwosesis ewò a kòmanse ak kasèt tèrmoplastik ki ranfòse fib kabòn ki konplètman enpreye ke yo trese nan organoTubes ak konsolide."Nou te kòmanse travay ak organoTubes sa yo 10 ane de sa, devlope tiyo idwolik konpoze pou avyasyon," di Garthaus.Li eksplike ke paske pa gen de tiyo idwolik avyon ki gen menm jeyometri, yo ta bezwen yon mwazi pou chak youn, lè l sèvi avèk teknoloji ki egziste deja."Nou te bezwen yon tiyo ki ta ka apre-trete pou reyalize jeyometri tiyo endividyèl la.Se konsa, lide a se te fè pwofil konpoze kontinyèl ak Lè sa a, CNC pliye sa yo nan jeyometri yo vle.
Fig. 2 Trese kasèt prepreg bay preform nèt-fòm yo rele organoTubes pou pwosesis piki-fòme herone a epi pèmèt pwodiksyon divès fòm.
Sa a son menm jan ak sa Sigma Precision Components (Hinckley, UK) ap fè (gade "Rajman aeroengines ak tiyo konpoze") ak abiye fib kabòn/PEEK motè li yo."Yo ap gade nan pati menm jan an men sèvi ak yon metòd konsolidasyon diferan," Garthaus eksplike."Avèk apwòch nou an, nou wè potansyèl pou ogmante pèfòmans, tankou mwens pase 2% porosite pou estrikti ayewospasyal."
Ph.D. Garthaus '.travay tèz nan ILK eksplore lè l sèvi avèk pultrusion kontinyèl tèrmoplastik konpoze (TPC) pou pwodui tib trese, ki te lakòz yon pwosesis manifakti patante kontinyèl pou tib TPC ak pwofil.Sepandan, pou kounye a, herone te chwazi pou travay ak founisè avyasyon ak kliyan lè l sèvi avèk yon pwosesis bòdi discontinuous."Sa a ban nou libète pou fè tout fòm yo divès kalite, ki gen ladan pwofil koube ak sa yo ki gen diferan seksyon transvèsal, osi byen ke aplike plak lokal yo ak depoze pli," li eksplike.“Nou ap travay pou otomatize pwosesis pou entegre patch lokal yo epi answit ko-konsolide yo ak pwofil konpoze an.Fondamantalman, tout sa ou ka fè ak laminated plat ak kokiy, nou ka fè pou tib ak pwofil."
Fè pwofil TPC sa yo se te aktyèlman youn nan defi ki pi difisil yo, di Garthaus.“Ou pa ka itilize koupon pou fòme oswa soufle ak yon blad pipi silikon;donk, nou te oblije devlope yon nouvo pwosesis.”Men, pwosesis sa a pèmèt trè wo-pèfòmans ak adapte tib ak pati ki baze sou arbr, li note.Li te pèmèt tou itilize bòdi ibrid ke Victrex devlope, kote pi ba tanperati fonn PAEK overmolded ak PEEK, konsolide organosheet la ak bòdi piki nan yon sèl etap.
Yon lòt aspè remakab nan lè l sèvi avèk preforms tep tressé organoTube se yo ke yo pwodui anpil fatra."Avèk trese, nou gen mwens pase 2% fatra, epi paske li se tep TPC, nou ka itilize ti kantite fatra sa a tounen nan overmolding la pou jwenn to itilizasyon materyèl jiska 100%," Garthaus mete aksan sou.
Barfuss ak Garthaus te kòmanse travay devlopman yo kòm chèchè nan Enstiti Jeni Lejè ak Teknoloji Polymère (ILK) nan TU Dresden."Sa a se youn nan pi gwo enstiti Ewopeyen an pou konpoze ak konsepsyon ibrid ki lejè," fè remake Barfuss.Li menm ak Garthaus te travay la pou prèske 10 ane sou yon kantite devlopman, ki gen ladan pultrusion kontinyèl TPC ak diferan kalite rantre.Travay sa a evantyèlman te distile nan sa ki kounye a teknoloji pwosesis ewò TPC.
"Lè sa a, nou aplike nan pwogram Alman EXIST la, ki vize a transfere teknoloji sa yo nan endistri ak fon 40-60 pwojè chak ane nan yon pakèt domèn rechèch," di Barfuss."Nou te resevwa finansman pou ekipman kapital, kat anplwaye ak envestisman pou pwochen etap la nan ogmantasyon."Yo te fòme herone nan mwa me 2018 apre yo fin ekspoze nan JEC World.
Pa JEC World 2019, herone te pwodui yon seri pati demonstrasyon, ki gen ladan yon arbr ki lejè, ki gen gwo koupl, yon arbr angrenaj entegre oswa yon arbr angrenaj."Nou itilize yon fib kabòn / PAEK kasèt organoTube trese nan ang yo mande pa pati a epi konsolide sa nan yon tib," Barfuss eksplike."Lè sa a, nou prechofe tib la nan 200 ° C ak overmold li ak yon angrenaj ki fèt pa enjekte kout PEEK fib kabòn ranfòse nan 380 ° C."Yo te modle overmolding lè l sèvi avèk Moldflow Insight soti nan Autodesk (San Rafael, Kalifòni, US).Tan ranpli mwazi yo te optimize a 40.5 segonn ak reyalize lè l sèvi avèk yon Arburg (Lossburg, Almay) ALLROUNDER machin bòdi piki.
Overmolding sa a pa sèlman diminye depans asanble, etap fabrikasyon ak lojistik, men li tou amelyore pèfòmans.Diferans 40 ° C ant tanperati fonn nan arbr PAEK la ak sa ki nan Kovèti pou PEEK overmolded pèmèt limenm fonn-lyezon ant de la nan nivo molekilè.Yon dezyèm kalite mekanis rantre, fòm-bloke, reyalize lè l sèvi avèk presyon piki a an menm tan thermoform arbr a pandan overmolding yo kreye yon kontou fòm-bloke.Sa a ka wè nan Fig. 1 anba a kòm "piki-fòme".Li kreye yon sikonferans corrugated oswa sinusoidal kote Kovèti pou la ansanm kont yon koup transvèsal sikilè lis, ki rezilta nan yon fòm jeyometrik bloke.Sa a plis amelyore fòs la nan arbr angrenaj la entegre, jan yo demontre nan tès la (gade graf anba adwat).Fig.1. Devlope an kolaborasyon ak Victrex ak ILK, herone itilize presyon piki pandan overmolding pou kreye yon kontou ki bloke fòm nan arbr angrenaj entegre (anwo). Pwosesis ki fòme piki sa a pèmèt arbr angrenaj entegre ak bloke fòm (kob vèt sou graf) pou kenbe yon koupl ki pi wo kont yon arbr transmisyon angrenaj overmolded san yo pa bloke fòm (koub nwa sou graf).
"Anpil moun ap reyalize lyezon fonn limenm pandan overmolding," di Garthaus, "ak lòt moun ap itilize fòm-bloke nan konpoze, men kle a se konbine tou de nan yon sèl, pwosesis otomatik."Li eksplike ke pou rezilta tès yo nan Fig. 1, tou de arbr a ak sikonferans konplè nan Kovèti pou la te sere separe, Lè sa a, vire toutotou pou pwovoke chaj taye.Premye echèk sou graf la make pa yon sèk pou endike li se pou yon Kovèti pou PEEK overmolded san fòm-bloke.Dezyèm echèk la make pa yon sèk crimped ki sanble ak yon etwal, ki endike tès yon angrenaj overmolded ak fòm-bloke."Nan ka sa a, ou gen tou de yon koneksyon limenm ak fòm-bloke," di Garthaus, "epi ou jwenn prèske yon ogmantasyon 44% nan chaj koupl."Defi a kounye a, li di, se jwenn fòm-bloke a pran chaj nan yon etap pi bonè pou ogmante plis koupl la arbr angrenaj sa a pral okipe anvan echèk.
Yon pwen enpòtan sou kontour fòm-bloke ke herone reyalize ak piki-fòme li yo se ke li se konplètman pwepare a pati nan endividyèl ak chaj la pati sa a dwe kenbe tèt ak.Pou egzanp, nan arbr angrenaj la, fòm-bloke a se sikonferans, men nan janb tansyon-konpresyon anba a, li se axial."Se poutèt sa sa nou devlope se yon apwòch pi laj," di Garthaus."Ki jan nou entegre fonksyon ak pati depann sou aplikasyon endividyèl la, men plis nou ka fè sa, plis pwa ak pri nou ka ekonomize."
Epitou, ketonn kout-fib ranfòse yo itilize nan eleman fonksyonèl overmolded tankou angrenaj bay sifas mete ekselan.Victrex te pwouve sa a e an reyalite, mache reyalite sa a pou materyèl PEEK ak PAEK li yo.
Barfuss fè remake ke arbr angrenaj entegre a, ki te rekonèt ak yon 2019 JEC World Innovation Award nan kategori ayewospasyal la, se yon "demonstrasyon apwòch nou an, pa sèlman yon pwosesis konsantre sou yon aplikasyon sèl.Nou te vle eksplore konbyen nou ta ka rasyonalize fabrikasyon an ak eksplwate pwopriyete TPC yo pou pwodui estrikti fonksyonalize, entegre.”Konpayi an ap optimize baton tansyon-konpresyon kounye a, yo itilize nan aplikasyon tankou janb.
Fig. 3 tansyon-konpresyon strutsInjection-forming pwolonje nan struts, kote ewòn overmolds yon eleman transfè chaj metal nan estrikti nan pati lè l sèvi avèk axial fòm-bloke ogmante fòs la rantre.
Eleman fonksyonèl pou struts tansyon-konpresyon yo se yon pati koòdone metalik ki transfere chay ale ak soti nan fouchèt metal la nan tib konpoze (gade ilistrasyon anba a).Piki-fòme yo itilize pou entegre eleman entwodiksyon chay metalik nan kò strut konpoze an.
"Pwensipal benefis nou bay se diminye kantite pati yo," li note.“Sa senplifye fatig, ki se yon gwo defi pou aplikasyon pou avyon an.Fòm-bloke deja itilize nan konpoze thermoset ak yon insert plastik oswa metal, men pa gen okenn lyezon limenm, kidonk, ou ka jwenn yon ti mouvman ant pati yo.Sepandan, apwòch nou an bay yon estrikti inite ki pa gen okenn mouvman konsa.
Garthaus site tolerans domaj kòm yon lòt defi pou pati sa yo."Ou gen enpak sou struts yo ak Lè sa a, fè tès fatig," li eksplike."Paske nou ap itilize materyèl matris tèmoplastik ki gen gwo pèfòmans, nou ka reyalize otan ke 40% pi wo tolerans domaj kont tèrmoset, epi tou nenpòt mikrokrak ki soti nan enpak grandi mwens ak chaj fatig."
Menm si struts demonstrasyon yo montre yon insert metal, herone ap devlope kounye a yon solisyon tout-thermoplastic, ki pèmèt lyezon limenm ant kò a strut konpoze ak eleman entwodiksyon chaj la."Lè nou kapab, nou pito rete tout-konpoze ak ajiste pwopriyete pa chanje kalite a nan ranfòsman fib, ki gen ladan kabòn, vè, fib kontinyèl ak kout," di Garthaus."Nan fason sa a, nou minimize pwoblèm konpleksite ak koòdone.Pou egzanp, nou gen anpil mwens pwoblèm konpare ak konbine tèrmoset ak tèrmoplastik."Anplis de sa, Tri-Mack te teste kosyon ki genyen ant PAEK ak PEEK ak rezilta ki montre li gen 85% fòs yon baz inidireksyon CF/PAEK Plastifye epi li de fwa pi fò pase lyezon adezif lè l sèvi avèk adezif fim epoksidik estanda.
Barfuss di herone kounye a gen nèf anplwaye epi li ap fè tranzisyon soti nan yon founisè nan devlopman teknoloji nan yon founisè nan pati aviyasyon.Pwochen gwo etap li se devlopman yon nouvo faktori nan Dresden."Nan fen ane 2020 nou pral gen yon plant pilòt ki pwodui premye pati seri," li te di."Nou deja ap travay ak OEM aviyasyon yo ak founisè prensipal Tier 1, pou nou montre desen pou plizyè kalite aplikasyon."
Konpayi an ap travay tou ak founisè eVTOL ak yon varyete kolaboratè Ozetazini. Kòm Ewòn ap grandi aplikasyon pou avyasyon, li ap pran eksperyans tou nan fabrikasyon ak aplikasyon pou machandiz espòtif ki gen ladan baton ak konpozan bisiklèt."Teknoloji nou an ka pwodwi yon pakèt pati konplèks ak pèfòmans, tan sik ak benefis pri," di Garthaus."Tan sik nou an lè l sèvi avèk PEEK se 20 minit, kont 240 minit lè l sèvi avèk prepreg ki geri nan otoklav.Nou wè yon pakèt opòtinite, men pou kounye a, konsantre nou se sou jwenn premye aplikasyon nou yo nan pwodiksyon ak demontre valè pyès sa yo sou mache a.
Herone pral prezante tou nan Carbon Fiber 2019. Aprann plis sou evènman an nan carbonfiberevent.com.
Konsantre sou optimize tradisyonèl men layup, nacelle ak manifaktirè ranvèsè pouse jete yon je sou itilizasyon nan lavni nan automatisation ak bòdi fèmen.
Sistèm zam avyon genyen pèfòmans segondè nan kabòn / epoksidik ak efikasite nan bòdi konpresyon.
Metòd pou kalkile enpak konpoze yo genyen sou anviwònman an pèmèt konparezon done-kondwi ak materyèl tradisyonèl yo sou yon teren egal.
Tan poste: Out-19-2019