Toray CFRP prepreg voor ruimtevaart demonstreert vlamvertraging, mechanische prestaties

Toray Industries Inc. (Tokyo, Japan) heeft een prepreg van koolstofvezelversterkte kunststof (CFRP) ontwikkeld voor geavanceerde ruimtevaarttoepassingen. Het bedrijf zegt dat het gebruik heeft gemaakt van materiaalinformatica-technologie - een techniek die machine learning, theoretische dichtheid, simulaties en databases combineert - om snel optimale hoge vlamvertraging en mechanische prestaties voor dit materiaal te bereiken. Het bedrijf zal doorgaan met demonstratietests om CFRP-toepassingen en de vraag uit te breiden naar vliegtuigen, auto's en algemeen industrieel gebruik.

Volgens Toray heeft CFRP, hoewel mechanisch superieur aan metalen, enkele functionele nadelen, waaronder vlamvertraging en elektrische geleidbaarheid; als resultaat wordt verbetering van deze eigenschappen wenselijk geacht. Desalniettemin brengen uitdagingen engineering en optimalisatie van verschillende vlamvertragende en mechanische eigenschappen een grote hoeveelheid experimentele gegevens met zich mee. Het was ook moeilijk om de doorlooptijd van de ontwikkeling te verkorten, voegt Toray toe.

Als onderdeel van zijn digitale transformatie-initiatieven, die gebruikmaken van gegevens en digitale technologieën om concurrerender te worden, heeft Toray materiaalinformatica in CFRP-engineering ingezet en een technologie ontwikkeld om materialen snel te ontwikkelen door gebruik te maken van omgekeerde probleemanalyse om materiaalontwerpen te verfijnen op basis van de vereiste eigenschappen .

Het bedrijf gebruikte een zelforganiserende kaart die werd ingezet in gezamenlijk onderzoek met Tohoku University als hulpmiddel voor deze analyse, waardoor het geschikte materiaalcombinaties kon identificeren om de gewenste eigenschappen te bereiken via experimenten. Dit leidde tot de succesvolle engineering van een matrixhars voor de vezelversterking om de CFRP-prepreg te ontwikkelen.

Van de prepreg wordt gezegd dat deze de equivalente druksterkte, hittebestendigheid en andere mechanische eigenschappen biedt als huidige ruimtevaartmaterialen. Tegelijkertijd levert het een 35% lagere warmteafgiftesnelheid, wat de warmte is die wordt gegenereerd door vuur, in vergelijking met die materialen. Daarnaast is Toray van plan om inverse probleemanalyse toe te passen op thermische geleidbaarheid, elektrische geleidbaarheid en andere elementen om zeer functionele prepreg te helpen ontwikkelen die de diversificatie van behoeften in componenten voor vliegtuigen, auto's en algemeen industrieel gebruik ondersteunt.

Een deel van Toray's vooruitgang bij deze ontwikkelingsinspanning maakte deel uit van "Materials Integration" voor een revolutionair ontwerpsysteem van structurele materialen in het kader van het interministeriële programma voor strategische innovatiebevordering (SIP). SIP wordt geleid door de Council for Science, Technology and Innovation (CSTI) van het Cabinet Office, Government of Japan, waar het Japan Science and Technology Agency toezicht op houdt.