Gần đây, vật liệu tổng hợp nhiệt dẻo có một mốc quan trọng mà ít người đã nhận thấy. Gulfstream Aerospace (Savannah, GA, USA) đã đưa ra Gulfstream 650 thứ 300. Ra mắt vào năm 2012, chiếc máy bay thương mại hai động cơ này là chiếc máy bay thương mại đầu tiên sử dụng một bề mặt kiểm soát quan trọng làm bằng vật liệu tổng hợp nhiệt dẻo.
Trong nhiều thập kỷ, Airbus (Toulouse, Pháp) đã sử dụng thành công vật liệu tổng hợp nhiệt dẻo ở vị trí hàng đầu trong dòng máy bay A300 của chúng, nhưng đây không phải là các bề mặt kiểm soát quan trọng. Nếu cạnh đầu rơi xuống khỏi mặt phẳng, thì mặt phẳng vẫn không có vấn đề gì và mọi người đều an toàn. Nếu bề mặt kiểm soát quan trọng thất bại, khả năng hạ cánh thảm khốc sẽ tăng lên đáng kể.
Vật liệu tổng hợp nhiệt dẻo đã không được xem xét để sử dụng trong các thành phần cấu trúc quan trọng hoặc chính trong máy bay trong nhiều năm. Cái này có một vài nguyên nhân. Trước hết, nhựa nhiệt rắn nằm trong vùng thoải mái của nhiều người - chúng có cấu trúc ổn định và có cơ sở dữ liệu giấy phép bay trong hơn 40 năm. Ứng dụng của vật liệu tổng hợp sợi liên tục gần như hoàn toàn xung quanh việc xây dựng nhựa nhiệt rắn. Các nhà sản xuất tổng hợp lớn sử dụng nồi hấp (nay là lò OOA) và các thiết bị vốn điều khiển bằng nhiệt khác. Ngoài các cơ sở dữ liệu và thiết bị vốn tập trung vào các thermosets, hầu hết các kỹ sư composite đều sống trong các khu vực thoải mái trong suốt sự nghiệp của họ. Họ đã thiết kế hoặc tùy chỉnh quy trình xung quanh một số lượng nhỏ các bản chuẩn bị được chứng nhận chuyến bay đã được chuẩn bị sẵn. Các kỹ thuật viên nhà xưởng là các chuyên gia đóng bao chân không dựa trên các liên kết hoặc các quy trình khác để sử dụng thermoset. Khách hàng chỉ muốn sử dụng nhựa thermoset vì họ không biết gì về vật liệu “kỳ lạ” gọi là nhựa nhiệt dẻo.
Trong một cộng đồng không thể tránh khỏi, vùng thoải mái này là lý do chính cho sự tiến bộ chậm chạp của ngành công nghiệp hàng không vũ trụ trong việc tận dụng lợi thế của nhựa nhiệt dẻo. Ngay cả khi độ rỗng của prepreg nhiệt dẻo nhỏ hơn 0,5%, một số trong số đó là như nhau, và các bộ phận AFP được làm từ prepreg có độ xốp tương tự, một số người vẫn muốn đặt phần cuối cùng trong nồi hấp để đảm bảo Hợp nhất. Rất tiếc, ngay cả một số kỹ sư thành thạo vật liệu tổng hợp nhiệt dẻo như để đảm bảo sự an toàn của hội nhập thông qua nồi hấp. Nếu một hỗn hợp nhựa nhiệt dẻo được tìm thấy trong cơ sở dữ liệu, nó có thể là một PEEK được hấp tụ bằng autoclave. Khi bạn làm điều này, bạn sẽ mất lợi thế về giá của nhựa nhiệt dẻo.
Quay trở lại G650. Thang máy và bánh lái dọc được làm bằng sợi carbon / hỗn hợp PPS và sau đó được lắp ráp bằng hàn cảm ứng sử dụng các quy trình được FAA chứng nhận. Câu này mô tả ba cột mốc quan trọng liên quan đến những phần này. Thứ nhất, thang máy và bánh lái là rất quan trọng để duy trì sự kiểm soát của máy bay và FAA sẽ không chứng nhận chúng nếu không có bằng chứng hiệu suất đáng kể. Thứ hai, việc sử dụng PPS (không phải polyketones) trong các phần quan trọng là gần như không thể tưởng tượng khi thiết kế các cấu trúc này. Tất nhiên, PPS đã được sử dụng cho các cạnh hàng đầu, nhưng nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh (Tg) của nhựa chỉ là 90 ° C. Vào một ngày hè nóng bức tại sa mạc Mojave, trên máy bay gần ống xả động cơ, người ta có thể xác định rằng nhiệt độ bề mặt vật liệu sẽ ở gần 90 ° C.
May mắn thay, PPS (và polyketones) là các polyme bán tinh thể. Cấu trúc chuỗi trong polymer cho phép chúng duy trì một phần lớn sức mạnh và độ cứng của chúng trên Tg của chúng. Ngược lại, khi một vật liệu nhiệt rắn như nhựa epoxy tiếp xúc với nhiệt độ cao hơn Tg, nó phân hủy. Trong thực tế, PPS đã được sử dụng trong nhiều năm trong các ứng dụng ô tô, nơi mật độ xe vượt quá 140 ° C. Một kỹ sư tổng hợp cũ (như tôi) sẽ có một thời gian khó khăn để lựa chọn một vật liệu ma trận có thể cao hơn Tg của nó. Nhưng một số kỹ sư trẻ và mới nổi, những người không biết tốt hơn làm cho nó hoạt động, đó là một cột mốc quan trọng.
Bây giờ là cột mốc thứ ba. Một lợi thế lớn của nhựa nhiệt dẻo là chúng có thể được hàn, loại bỏ sự cần thiết phải liên kết và tán đinh và các vấn đề chi phí và trọng lượng liên quan đến chúng. Đối với mối hàn được FAA chứng nhận, vật liệu tổng hợp nhiệt dẻo quan trọng phải được chứng minh để đáp ứng các thông số kỹ thuật mỗi lần. Tập đoàn vật liệu tổng hợp KVE (The Hague, Hà Lan) đã sử dụng vật liệu tổng hợp cao cấp của TenCate để phát triển quy trình hàn (Nijverdal, Hà Lan) cho các nhà sản xuất linh kiện Fokker Technologies (The Hague, Hà Lan). (Đoán ở đâu? Có, những người đi đầu trong loạt A300.) Đủ để được chứng nhận FAA. (Như một lưu ý phụ, mỗi kỹ sư tổng hợp nhiệt dẻo nên cảm ơn Chúa cho người Hà Lan, nhưng đây là chủ đề của một ngày khác.)
Vì vậy, mặc dù các mốc kỹ thuật chính của Gulfstream đã được sản xuất hơn năm năm trước đây, tại sao ngành công nghiệp vật liệu tổng hợp hàng không vũ trụ vẫn hoạt động trong vùng thoải mái thermoset? Một lý do là khoảng cách giáo dục: Một vài năm trước, tôi đã tham gia một cuộc thảo luận trên bảng SAMPE với một giáo sư tại một trường đại học lớn ở Hoa Kỳ, và chương trình giảng dạy về vật liệu tổng hợp của trường đại học nặng nề. Một trong những slide của ông nói rằng các bề mặt bay chính làm bằng vật liệu tổng hợp nhiệt dẻo không được sử dụng trong sản xuất. Khi đến lượt tôi, tôi đã trình chiếu Gulfstream trên trang chiếu và nhận ra rằng tôi đã mất đi một người bạn học thuật tiềm năng. Anh ta không biết gì cả. Nếu anh ta đến từ một trường đại học châu Âu, anh ta có thể biết.
Sự thiên vị chống nhiệt dẻo ở Hoa Kỳ không chỉ vì thiếu kiến thức, mà còn bởi vì chúng không nằm trong vùng thoải mái. Trong những năm 1980, vật liệu tổng hợp nhiệt dẻo được quảng cáo trong các ứng dụng quân sự, và khi chúng thất bại, như hầu hết các công nghệ cấp nhập cảnh đã làm khi họ lần đầu tiên thử, họ đã thực sự rap xấu. Sự phát triển của vật liệu tổng hợp nhựa nhiệt dẻo hiệu suất cao ở Hoa Kỳ đã giảm. Ngược lại, Airbus và công ty Hà Lan đầu tư mạnh vào việc phát triển vật liệu tổng hợp nhiệt dẻo và bắt đầu sử dụng một lượng lớn vật liệu sớm nhất là máy bay Airbus A320. Bằng cách này, bánh lái hiện tại của Fokker tương tự như bánh lái đã được đưa vào sản xuất cho nhiều máy bay Gulfstream.
Nhựa nhiệt dẻo tiếp theo ở đâu? Bởi vì băng prepregastic nhiệt dẻo cho phép tự động hóa đầy đủ các hình dạng phức tạp, cải thiện hiệu suất và khả năng tái chế đầy đủ (mặc dù không phải tất cả mọi người tôi tin đã tin điều này) và giảm chi phí, họ là một cách tiếp cận khả thi. Gần đây tôi đã nghe nói rằng các chuyên gia trong ngành cho rằng các cơ thể cầu chì làm bằng vật liệu tổng hợp nhiệt dẻo với việc đặt sợi tự động vẫn phải được hấp tiệt trùng để đảm bảo sự hợp nhất hoàn toàn. Chế độ xem này bỏ qua hai điểm chính. Đầu tiên, một số băng keo nhựa nhiệt dẻo hàng không vũ trụ có độ rỗng rất thấp (<0.5%, sản="" xuất="" tại="" mỹ)="" và="" sẽ="" chỉ="" ngày="" càng="" tốt=""> Thứ hai, theo quan điểm của những tiến bộ đáng kể gần đây trong tự động hóa hỗ trợ trí tuệ nhân tạo, việc quản lý chất lượng thời gian thực của các quy trình AFP là rất thực tế và rất gần. Tại sao Toray làm điều này (nhà cung cấp prepepet nhiệt chính của Boeing) đầu tư hơn 1 tỷ đô la vào chuyên gia nhựa dẻo TenCate Advanced Composites (Morgan Hill, Calif.)? Dự đoán của tôi? Thân máy bay và / hoặc máy bay hạng trung mới của ngày mai sẽ được làm bằng vật liệu tổng hợp nhiệt dẻo và sẽ hoàn thành vào năm 2025.
-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- --------------
CÔNG TY TNHH NHỰA XIAMEN LFT COMPOSITE
Tập trung vào (LFT-G, LFRT) R & D và sản xuất: PA, PP, TPU, PPS, PBT, PPA, PEI, PEEK sợi thủy tinh dài & sợi carbon liên tục xâm nhập nhựa nhiệt dẻo composite gia cố loạt kỹ thuật plastic. Nó có thể được sử dụng trong hàng không vũ trụ, ô tô, thiết bị y tế, thiết bị thể thao, đồ gia dụng và các bộ phận bán cấu trúc nhẹ và chi phí hiệu quả khác đòi hỏi thị trường hiệu suất cao.
Nếu bạn cần thêm thông tin, vui lòng liên hệ với tôi.
Mike Lee
Email: sale02@lfrtplastic.com
Điện thoại di động: + 86-180-5026-9764 (wechat / whatsapp / skype)
Trang web ： www.lfrt-plastic.com
Địa chỉ: No.27 Hongxi Road, Tiangong Chuangxin Technology Park, Maxiang Town, Xiang'an Dist., Xiamen, Fujian, China.
