Victrex, Daher, erreicht Meilenstein der nächsten Generation von thermoplastischen Flugzeugpaneelen

Bildnachweis:Victrex

Am 20. Oktober wurde berichtet, dass Victrex (Thornton Cleveleys, Großbritannien) mit dem französischen Flugzeughersteller und Ausrüstungslieferanten Daher (Wissous, Frankreich) zusammengearbeitet hat, um eine 176-lagige, laminierte Flugzeugstrukturplatte mit einer Dicke von 32 Millimetern herzustellen Zoll). Die Zusammenarbeit, so die beiden Unternehmen, ergebe sich aus der Notwendigkeit einer schnelleren Flugzeugproduktion. Die Verbesserung der Produktionsraten durch Verwendung von Strukturbauteilen aus Verbundwerkstoffen wie beispielsweise Paneelen und Halterungen könnte die Lösung sein.

Unter Verwendung von VICTREX AE 250 Polyaryletherketon (PAEK)-basiertem thermoplastischem Verbundwerkstoff und einer automatisierten Faserplatzierung (AFP)-Verarbeitungstechnik, gefolgt von Ofen- und Vakuum- oder Nicht-Autoklav-(OOA)-Konsolidierung, soll die resultierende thermoplastische Platte demonstrieren, dass sie Es ist möglich, Laminate in Luft- und Raumfahrtqualität mit OOA-Verarbeitung in Dicken zu erzielen, die zuvor nicht erreichbar waren. Laut Victrex kann dies der globalen Luft- und Raumfahrtindustrie bei primären strukturellen Anwendungen entscheidende Vorteile bieten.

Die Abmessungen der Platte betragen 120 x 60 Zentimeter (47 x 24 Zoll) bei einer Dicke von 32 Millimetern (1,3 Zoll), was sie deutlich dicker als herkömmliche flache Platten macht und gleichzeitig die Fähigkeit zum Aufpolstern von Lagen und variabler Dicke mit einer für akzeptablen Qualität demonstriert auswerten und testen. Die außergewöhnliche Dicke der 176-lagigen Konstruktion wird durch das AFP-Layup eines hochwertigen unidirektionalen (UD) thermoplastischen Klebebands ermöglicht, das nur eine Konsolidierung, keine Autoklavenhärtung erfordert. Bei VICTREX AE 250 UDT, so Victrex, könnte die Konsolidierung mit beheizten Werkzeugen auch die Produktionszeit erheblich verkürzen.

„Die neue Verbundplatte erfüllt die Standards der Luft- und Raumfahrtindustrie für Porosität, Kristallinität, Verfestigung und Lagenbindungsmaterialien sind der Schlüssel für die Zukunft der Luft- und Raumfahrtindustrie. Sie reduzieren nicht nur Gewicht, Kraftstoffverbrauch und Betriebskosten, sondern ermöglichen auch schnellere Produktionsraten und schonen die Umwelt“, sagt Dominique Bailly, Dahers Vice President für Forschung und Entwicklung. „Da die Luftfahrtindustrie in den nächsten 20 Jahren mehr als 40.000 neue Flugzeuge benötigt, muss die Produktion einfach beschleunigt werden, wenn diese Nachfrage gedeckt werden soll.“

Insbesondere beinhalten die technischen Spezifikationen des Panels eine geringe bis keine Porosität von weniger als 1% und eine Kristallinität wird mit 25-30% bewertet. Laut Victrex wird, wie von einem 176-lagigen Laminataufbau erwartet, die Verbindung zwischen den Verbundschichten gezielt, um die erforderliche interlaminare Scherfestigkeit (ILSS) zu erreichen, was die sehr hohe mechanische Festigkeit der Platte klar umschreibt, bei der Hohlräume eliminiert werden durch AFP-Prozess und hohe Qualität und mechanische Integrität erhalten.

Darüber hinaus kann VICTREX AE 250 UDT bei 280°C (536°F) mit anschließendem Ofenzyklus verarbeitet werden. Es hat einen relativ niedrigen Schmelzpunkt von 305 °C (517 °F) im Gegensatz zu 345 °C (653 °F) von PEEK, einem bekannten Hochleistungspolymer der PAEK-Familie. Dies sei ein entscheidender Vorteil bei der automatisierten Thermoplastverarbeitung, so das Unternehmen, der den Klebeprozess beschleunigt und die Gesamteffizienz der Flugzeugproduktion steigere.

Weitere überzeugende Materialvorteile sind eine bis zu 5-mal höhere spezifische Festigkeit und spezifische Steifigkeit sowie eine bis zu 4-mal höhere Ermüdungsbeständigkeit im Vergleich zu Metallen. Korrosionsbeständigkeit, Verarbeitung und Wärmedämmung werden ebenfalls verbessert, Schlag- und Chemikalienbeständigkeit sowie Schadenstoleranz werden ähnlich denen von Metallen sein. Darüber hinaus sind PAEK-Verbundwerkstoffe im Gegensatz zu duroplastischen Lösungen vollständig recycelbar, mit einer bis zu 10-fach besseren Schadenstoleranz, während sie gleichzeitig eine höhere chemische Beständigkeit, Ermüdungsleistung und FST-Eigenschaften (Flamme/Rauch/Toxizität) bieten und dennoch die gleiche Festigkeit und Steifigkeit wie Duroplaste aufweisen .

Zu den Hauptmerkmalen der VICTREX AE 250-Verbundwerkstoffe gehören außerdem eine hervorragende Hochtemperaturleistung und thermische Stabilität, eine weitreichende chemische Beständigkeit gegenüber Flüssigkeiten und Gasen aus der Luft- und Raumfahrt sowie eine ausgezeichnete Hydrolyse- und Korrosionsbeständigkeit.

„Was wir hier sehen, sind die leichten Eigenschaften unseres Klebebands und der schnelle AFP-Prozess, der von Coriolis Composites [Queven, Frankreich] entwickelt wurde und alle aufregenden Möglichkeiten des Metallersatzes durch thermoplastische Verbundwerkstoffe in weitreichendem Ausmaß im Flugzeugbau bietet Gleichzeitig kann dies auch dazu beitragen, Produktionsrückstände abzubauen, die heute den Flugzeugbau durch langwierige Montagepläne von sieben, acht oder neun Jahren plagen", kommentiert Tim Herr, Director Aerospace bei Victrex. "Die Arbeit an diesem bahnbrechenden Projekt war produktiv und aufregend und wir sind zuversichtlich, dass es die Flugzeug- und Flugzeugindustrie der Zukunft buchstäblich mitgestalten wird."