Recentemente, compositi termoplastici sono un traguardo importante che pochi l'hanno notato. Gulfstream Aerospace (Savannah, GA, USA) consegnato il 300º Gulfstream 650. Lanciato nel 2012, questo bimotore business jet è il primo aereo commerciale di utilizzare una superficie di controllo critica di compositi termoplastici.
Per decenni, Airbus (Tolosa, Francia) ha usato con successo compositi termoplastici all'avanguardia della sua famiglia A300 di aeromobili, ma queste non sono le superfici di controllo critiche. Se il bordo si stacca l'aereo, poi l'aereo non è ancora nessun problema e ognuno è sicuro. Se la superficie di controllo critica ha esito negativo, la probabilità di un atterraggio catastrofico aumenterà drammaticamente.
Compositi termoplastici non sono stati considerati per uso in critici o importanti componenti strutturali in aereo per molti anni. Ci sono diverse ragioni per questo. Prima di tutto, materie plastiche termoindurenti sono nella zona di comfort, di molte persone - sono strutturalmente stabile e dispone di un database di permesso di volo per oltre 40 anni. L'applicazione di materiali compositi in fibra continua è quasi interamente intorno a costruzione di resina termoindurente. Principali produttori di compositi utilizzano autoclavi (ora forni OOA) e altri thermoset guidato beni strumentali. Oltre ai database e beni strumentali focalizzata su resine termoindurenti, gli ingegneri di composito più vivono in thermoset zone di comfort durante le loro carriere. Hanno progettato o adattato un processo intorno a un piccolo numero di Ready-Made volo certificata preimpregnati. Workshop tecnici sono specialisti di sacchi a vuoto basati su bonding o altri processi per l'utilizzo di termoindurenti. I clienti vogliono solo utilizzare materie plastiche termoindurenti, perché non sanno niente di materiali "esotici" chiamati termoplastici.
In una comunità inevitabile, questa zona di comfort è la ragione principale per la lentezza dei progressi dell'industria aerospaziale che utilizza i vantaggi dei materiali termoplastici. Anche quando la porosità di preimpregnati termoplastico è inferiore allo 0,5%, alcuni dei quali sono gli stessi, e le parti di AFP effettuate in preimpregnati hanno porosità simili, alcune persone ancora voglia di inserire la parte finale in autoclave per garantire il consolidamento. Oops, anche alcuni ingegneri che sono competenti in materiale termoplastico come per garantire la sicurezza dell'integrazione attraverso autoclavi. Se un composito termoplastico viene trovato nel database, potrebbe essere un PEEK autoclave-consolidato. Quando si esegue questa operazione, si perde il vantaggio del prezzo dei materiali termoplastici.
Torna al G650. L'ascensore e timone verticale sono in composito di fibra di carbonio/PPS e poi assemblate mediante saldatura di induzione utilizzando processi certificati FAA. Questa frase descrive tre pietre miliari relazionate a queste parti. Innanzitutto, gli ascensori e timoni sono fondamentali per mantenere il controllo del velivolo e FAA non certificherà li se non ci è prova sostanziale delle prestazioni. In secondo luogo, l'uso della Spa (non polichetoni) nelle parti critiche è quasi impensabile durante la progettazione di queste strutture. Naturalmente, PPS è stato utilizzato per il bordo iniziale, ma la temperatura di transizione vetrosa (Tg) della resina è solo 90 ° C. In una calda giornata estiva nel deserto del Mojave, sugli aeroplani vicino allo scarico del motore, si può determinare che la temperatura superficiale del materiale sarà pericolosamente vicino a 90 ° C.
Fortunatamente, PPS (e polichetoni) sono polimeri semicristallini. La struttura della catena all'interno del polimero permette loro di mantenere una grande parte della loro resistenza e rigidezza sopra loro Tg. al contrario, quando un materiale termoindurente come una resina epossidica è esposto ad una temperatura sopra sua Tg, si decompone. Infatti, PPS è stato utilizzato per molti anni nel settore automobilistico dove la densità di veicolo supera i 140 ° C. Un ingegnere di composito più vecchio (come me) sarebbe una fatica a scegliere un materiale di matrice che poteva essere superiore alla sua Tg. Ma alcuni ingegneri giovani e parvenu, che non conoscono meglio farlo funzionare, che è un'importante pietra miliare.
Ora è la terza pietra miliare. Dei principali vantaggi dei materiali termoplastici è che essi possono essere saldati, eliminando la necessità di incollaggio e rivettatura e costo e peso problemi associati a questi. Per le saldature certificata FAA, compositi termoplastici critici devono essere dimostrate per rispondere alle specifiche ogni volta. KVE compositi gruppo (l'Aia, Paesi Bassi) utilizzato TenCate Advanced Composites per sviluppare la saldatura processo (Nijverdal, Paesi Bassi) CETEX prepreg in laminato per il fabbricante del componente di tecnologie Fokker (l'Aia, Paesi Bassi). (Indovinate dove? Sì, quelli all'avanguardia della serie A300.) È abbastanza per essere certificato FAA. (Come nota a margine, ogni ingegnere composito termoplastico dovrebbe ringraziare Dio per l'olandese, ma questo è tema di un altro giorno).
Pertanto, sebbene principali tappe tecniche di Gulfstream sono state in produzione più di cinque anni fa, perché è l'industria dei compositi aerospaziali ancora operativo nella zona di comfort thermoset? Uno dei motivi è il divario di istruzione: A pochi anni fa sono entrato in una discussione di pannello SAMPE con un professore in un'università americana principali, e curriculum di compositi dell'Università era pesante. Una delle sue diapositive ha dichiarato che le superfici di volo chiave fatta di compositi termoplastici non sono state utilizzate nella produzione. Quando venne il mio turno, ho mostrato il Gulfstream sulla diapositiva e capito che ho perso un potenziale amico accademico. Non sapeva affatto. Se lui è di un'università europea, potrebbe sapere.
Il materiale anti-termoplastico bias negli Stati Uniti non è solo a causa della mancanza di conoscenza, ma anche perché non sono all'interno della zona di comfort. Nel 1980, compositi termoplastici erano pubblicizzati in applicazioni militari, e quando hanno fallito, come la maggior parte delle tecnologie entry-level ha fatto quando ci hanno provato, hanno davvero brutta. Lo sviluppo di compositi termoplastici ad alte prestazioni negli Stati Uniti è stato ridotto. Al contrario, Airbus e la compagnia olandese investito molto nello sviluppo di compositi termoplastici e ha iniziato a utilizzare una grande quantità di materiale più presto l'Airbus A320. A proposito, timone corrente di Fokker è simile al timone che è stato messo in produzione per più aereo Gulfstream.
Dove si trova il termoplastico successiva? Perché termoplastico prepreg nastri abilitare completa automazione di forme complesse, miglioramento delle prestazioni e completa riciclabilità (anche se non tutti credo ha creduto questo) e costi ridotti, sono una soluzione valida. Recentemente ho sentito tale affermazione di esperti di settore che fondono corpi fatti di compositi termoplastici con posa automatica fibra deve ancora essere sterilizzato nell'autoclave per assicurare il completo consolidamento. Questa vista ignora due punti chiave. In primo luogo, alcuni nastri termoplastico grado aerospaziale hanno bassissima porosità (<0.5%, made="" in="" the="" us)="" and="" will="" only="" get="" better="" and="" better.="" second,="" in="" view="" of="" the="" recent="" significant="" advances="" in="" automation="" of="" artificial="" intelligence="" support,="" the="" real-time="" quality="" management="" of="" afp="" processes="" is="" very="" real="" and="" very="" close.="" why="" does="" toray="" do="" this="" (boeing's="" main="" thermoset="" prepreg="" supplier)="" invests="" more="" than="" $1="" billion="" in="" thermoplastics="" specialist="" tencate="" advanced="" composites="" (morgan="" hill,="" calif.)?="" my="" prediction?="" tomorrow's="" fuselage="" and/or="" new="" midsize="" aircraft="" will="" be="" made="" of="" thermoplastic="" composites="" and="" will="" be="" completed="" in="">
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