Warum die Luft- und Raumfahrtindustrie Kunststoffmaterialien liebt

Gewerbliche Flüge wären viel teurer und moderne Kriegsflugzeuge würden weniger darstellen  bedrohen den Feind ohne Plastikmaterial. Seit 1970 hat sich die Verwendung von Kunststoffen in der Luft- und Raumfahrt vervierfacht. Interieurkomponenten (wie Gepäckfächer), Komponenten für Navigations- und Antriebsfunktionen sowie Strukturelemente können alle aus Kunststoffkomponenten hergestellt werden. Auch Militärflugzeuge profitieren vom Einsatz von Kunststoffen. Sie machen Flugzeuge leichter, was die Flugreichweite erhöht und dem Jet hilft, der Radarerkennung zu entgehen.

Kunststoffe haben im Vergleich zu den traditionell in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendeten Metalllegierungen mehrere Vorteile:

1)      Sie sind leicht. Einige Kunststoffteile können bis zu zehnmal leichter sein als ihre Gegenstücke aus Metall. Für jedes Pfund Gewichtsreduzierung in einem Flugzeug werden über die gesamte Lebensdauer des Flugzeugs 1.000 US-Dollar an Treibstoff eingespart.

2)      Kunststoffe lassen sich im Allgemeinen wirtschaftlich herstellen.

3)      Sie neigen nicht zur Korrosion. Viele Kunststoffe eignen sich gut in chemisch sehr rauen Umgebungen.

4)      Transparenter Kunststoff ist schlagfester als Glas, was die Sicherheit erhöht.

Obwohl Kunststoffmaterialien Ende des 19. Jahrhunderts entwickelt und in den 1930er Jahren weit verbreitet wurden, wurden Kunststoffkomponenten erst im Zweiten Weltkrieg in Flugzeugen eingebaut. Aufgrund des Mangels an vielen Industriematerialien in Kriegszeiten suchten Ingenieure zunächst nach Kunststoffen, um Gummikomponenten in Flugzeugen zu ersetzen. Eine der ersten Anwendungen für Kunststoffbauteile in der Luft- und Raumfahrt war die Auskleidung von Kraftstofftanks. Schließlich wurden Hochleistungskunststoffe entwickelt. Viele werden heute in allen Teilen von Flugzeugen und Hubschraubern verwendet. Im Folgenden werden einige gängige Kunststoffe und deren potenzielle Anwendungen besprochen.

1)      Polyetheretherketon (PEEK)

Polyetheretherketon, das unter dem Warenzeichen PEEK™ vertrieben wird, ist ein halbkristallines organisches Polymer. Es weist überlegene mechanische Leistung und thermische Eigenschaften auf, einschließlich Kriechbeständigkeit und Schwerentflammbarkeit. PEEK kann auch hohen Strahlendosen standhalten. Es hat eine ausgezeichnete Hydrolysebeständigkeit, was bedeutet, dass es Hochdruckwasser und Dampf ausgesetzt werden kann, ohne sich zu zersetzen. Die Betriebstemperatur von PEEK™ beträgt bis zu 450 °F. Die Kombination von Eigenschaften und der große Betriebstemperaturbereich machen es zu einem bevorzugten Produkt in der Luft- und Raumfahrtindustrie, insbesondere unter Bedingungen, in denen es niedrigen Temperaturen und atmosphärischen Partikeln ausgesetzt ist. Häufige Anwendungen sind Ventilsitze und Pumpenzahnräder.

2)      Duroplastisches Polyimid 

Eine Klasse von duroplastischen Polyimiden, die unter dem Warenzeichen MELDIN® 7001 vermarktet wird, hat ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und eine hohe Chemikalienbeständigkeit. Mit einer höheren Duktilität als Keramik und einem geringeren Gewicht als Metalllegierungen ist es eine gute Wahl für verschiedene strukturelle Anwendungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Beispiele für mögliche Anwendungen sind elektrische Abstandshalter (Abstandshalter) und Isolatoren für Gewindemuttern und andere Komponenten.

3)      Polyamidimid (PAI) 

PAI, das unter dem Warenzeichen Torlon® vermarktet wird, hat eine hohe mechanische Festigkeit, die es bis zu 500 °F behält. PAI ist beständig gegen Strahlung und die meisten Chemikalien bei Raumtemperatur, ist flammwidrig und raucht beim Verbrennen nicht. Aufgrund all dieser Eigenschaften wird PAI oft als Ersatz für viele Metallkomponenten in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet.

4)      Polychlortrifluorethylen (PCTFE)

PCTFE ist ein fluorchemischer Kunststoff mit einer optimalen Mischung aus physikalischen Eigenschaften, mechanischen Eigenschaften, Feuer- und Chemikalienbeständigkeit und sehr geringer Feuchtigkeitsaufnahme. Es hat auch hervorragende elektrische Eigenschaften und einen breiten Temperaturanwendungsbereich von -400 °F bis +400 °F. Diese Eigenschaften machen PCTFE zu einem großartigen Material für Komponenten, die im Freien oder in korrosiven Umgebungen verwendet werden.

5)      Polytetrafluorethylen (PTFE) 

PTFE oder Teflon ist ein Fluorkohlenstoff-Polymer. Es ist ein elektrischer Isolator, hat eine geringe Entflammbarkeit, eine hohe Reißfestigkeit und behält seine Eigenschaften unter Luft- und Raumfahrtbedingungen. PTFE ist ein großartiges Material zum Isolieren der unzähligen Drähte und Kabel in einem Flugzeug.

Schlussfolgerung 

In der heutigen Wirtschaft treiben die hohen Treibstoffkosten und der Drang nach niedrigeren Ticketpreisen die Fluggesellschaften dazu, möglichst leichte Flugzeuge zu kaufen. Durch ihr geringes Gewicht und ihre Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und korrosive Materialien sind Kunststoffe eine gute Wahl, um Bauteile zu ersetzen, die in der Vergangenheit aus Metalllegierungen oder Gummi bestanden. In den nächsten Jahrzehnten sind Flugzeuge mit Kunststoffflügeln und -leitwerken absehbar.

Habe ich ein wichtiges Material oder eine wichtige Anwendung in der Luft- und Raumfahrtindustrie verpasst? Lass es mich im Kommentarbereich unten wissen.

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