SAMPE 2018 keynote blikt op de toekomst van composieten

De algemene SAMPE-sessie van 2018 omvatte de aankondiging van de drie belangrijkste papers die op de conferentie werden gepresenteerd, en een keynote gepresenteerd door Carmelo Lo Faro, voorzitter van Solvay Composite Materials (Alpharetta, GA, VS).

De top drie kranten waren:

• Eerste plaats: "Vervaardiging van prepreg buiten de autoclaaf met hoge doorlaatbaarheid door middel van polymeerfilmontvochtiging", Sarah G.K. Schechter, Timotei Centea en Steven R. Nutt
• Tweede plaats: "Warpage van dunne-gauge compressie-gegoten panelen met discontinue lange vezel koolstof/polyetheretherketon," Caroline Collins en Pascal Hubert
• Derde plaats: "Recycling van amine/epoxy-composieten met behulp van chemische behandeling bij atmosferische druk", Yijia Ma, Travis J. Williams en Steven R. Nutt

Voor zijn keynote overzag Lo Faro de materiaalevolutie, van koper in 8700 v.Chr., stro/leembakstenen in 2500 v.Chr., staal in 1851 n.Chr., aluminium in 1889, titanium in 1950, tot de evolutie van composieten in de jaren vijftig en zestig. door de groei van ruimtevaarttechnologieën (1970-2010) in commerciële en defensiegerelateerde doorbraken.

Met dat als context sprak hij over drie 'tijdperken' van composieten:het lichtgewichttijdperk (1970-1995), het fabricagetijdperk (1995-vandaag) en het volgende tijdperk, dat hij het tijdperk van industrialisatie en simulatie noemde.

Hij wees erop dat automatisering van fabricageprocessen een belangrijke factor is geweest voor de constructie van composieten in de arena voor commerciële vliegtuigconstructies. De huidige infusietechnologie verbetert de betaalbaarheid en resulteert in een levensvatbare productiesnelheid, voegde hij eraan toe, daarbij verwijzend naar de C-serie van Bombardier (Montreal, QC, Canada). vleugel, gemaakt van hars met een hoge verwerkingstijd en niet-knijpstof. Hij benadrukte het CFM LEAP-motorventilatorblad, gemaakt van gehard hars en 3D geweven preforms; en Irkut's MS-21 . uit Irkut in Moskou, Rusland vleugel, gemaakt via geautomatiseerde vezel geplaatste droge tape doordrenkt met geharde hars. "Ik geloof niet dat aluminium en titanium in hun eerste 30 jaar zoveel bereikt hebben als composieten in hun eerste 30 jaar", betoogde hij.

Kunnen we de overwinning claimen? vroeg Lo Faro. Kortom, hij antwoordde:nee - er kan nog veel meer. Om verder te groeien, moeten composieten meer waarde opleveren, zei hij. Toekomstige uitdagingen en kansen zijn onder meer persvormen, thermoplastische composieten voor grote constructies, additieve fabricage, verbinding, simulatie, beheer van complexiteiten en natuurlijk kosten.

LoFaro injecteerde wel "een klein voorbehoud - de hypecyclus, ” waar interesse overgaat in overdreven enthousiasme (hype), en dan, “na een tijd van desillusie”, zijn plaats vindt in de realiteit. De toekomst, zei hij, zal worden aangedreven door industriële schaal en economieën; convergentie van luchtvaart- en automobielpraktijken; en het toegenomen belang van productiesystemen versus eindproducten.

Lo Faro ging verder met thermoplastische composieten en besprak PEEK, PEKK, PAEK en continu persen. Thermoplastische composieten zijn niet nieuw, herinnerde hij zijn luisteraars eraan. Verder verwacht hij dat groei in de 21e eeuw mogelijk zal worden gemaakt door de rijping van kosteneffectieve, auto-achtige productieprocessen die in de afgelopen 15 jaar zijn ontwikkeld:met name persvormen, continu persen en stempelvormen. Als de toeleveringsketen voor de lucht- en ruimtevaart grote thermoplastische composietstructuren moet ontwikkelen en bouwen, dan moet deze buiten de autoclaaf gevormde systemen rijpen die in staat zijn tot snelle verwarming/afkoeling.

Lo Faro ging ook in op additive manufacturing (AM). In eerste instantie, zei hij, kan AM de productie van gereedschappen en armaturen ondersteunen. In de toekomst kan AM on-demand gereedschapsfabricage leveren en de onderhouds- en reparatiewerkzaamheden (MRO) van composieten verbeteren. Ook hier liggen volgens hem kansen om AM te koppelen aan machine learning. Hij zei echter dat er meer samenwerking nodig is tussen machine- en materiaalleveranciers.

Lo Faro noemde vervolgens drie belangrijke simulatie- en modelleringsbehoeften voor de composietindustrie:

• Moleculaire modellering - informeren van experimenten en het verhogen van de snelheid naar de markt
• Kunstmatige intelligentie - toegepast op materiaalontwerp en ontdekking
• Certificering door analyse - die hij de Heilige Graal noemde

Deze technologieën hebben het potentieel om de ontwikkelingstijd te verkorten door een geoptimaliseerd moleculair ontwerp voor verbeterde eigenschappen, waardoor de manier waarop de materialen zelf worden ontwikkeld, verandert. De toekomst is nu, zei hij, voor multi-schaalmodellering om composietinnovaties en acceptatie en voorspelling van mislukkingen te versnellen.

Lo Faro eindigde optimistisch:"Als we naar de komende 40 jaar kijken, geloof ik dat composieten een materiaal zijn dat de mogelijkheden van metalen zal overtreffen."