IMCOLOR: pionier in geïntegreerde productie voor lichte, ecologische luchtvaartcomponenten

Een recent Clean Sky 2-project, IMCOLOR, heeft naar verluidt een nieuw productieproces ontwikkeld dat een multi-shot injectiegietproces combineert met de integratie van continue koolstofvezelversterkingen. Samen met het gebruik van een uitputbaar zoutkernmateriaal (dat injectiebelasting kan weerstaan), werd een lichtgewicht, ecologisch vriendelijk luchtcyclussmachine-onderdeel geproduceerd.

Volgens betrokken partners zal de synergie gevormd tussen injectiegieten en thermoplastische geautomatiseerde vezelplaatsing met in-situ consolidatie (TP-AFPisc) toekomstige ontwerpen aandrijven die lichtgewicht zijn, maar op een hoog mechanisch niveau presteren, met geautomatiseerde, eenvoudig te reproduceren productietechnieken. TP-AFPisc verschilt naar verluidt van de huidige state-of-the-art procedures, waar composietstructuren typisch binnen procesketens worden gebouwd. Verder merken partners op dat de vezelarchitectuur precies wordt aangepast aan de behoeften van de gebruiker door het inzetten van TP-AFPisc-gefabriceerde inserts, de inspanning voor het trimmen van composietonderdelen wordt geminimaliseerd en afval wordt verminderd.

Volgens Clean Sky rijzen diverse additionele voordelen uit deze nieuwe procedure. Zo zijn geen hexavalente chroom-ion (Cr6+) behandelingen – de meest giftige vorm van chroom, die negatieve milieu-effecten heeft – nodig in het productieproces. Verder, met de integratie van thermoplastische materialen, zullen onderdelen geproduceerd vanuit dit proces de efficiëntie verhogen, brandstof en emissies verminderen, recycleerbaar zijn, en milieuvriendelijke proceshulpmiddelen behouden.

Enkele van de uitdagingen waar het IMCOLOR-project tegenaan liep, omvatten het vinden van een geschikt kaviteitsontwerp en injectieparameters voor het encapsuleren van koolstofvezel-versterkte polymer (CFRP) inserts in het injectiegietpolymer. Volgens projectpartners was het ook moeilijk een geschikte materiaalcombinatie te vinden om een goede binding tussen de CFRP inserts en polymeren te faciliteren. CFRP inserts moesten ook correct worden vastgezet tijdens de hoge-druk injecties, zodat geen deformatie of uitlijningsfouten optraden.

Een onverwachte bevinding was out-of-plane kruldefecten op 23 lagen inserts (3 millimeter dikte) op het modelonderdeel. Partners geloven dat dit waarschijnlijk te wijten was aan de pasvorm tussen de vormkern en de insert. Dit effect trad echter niet op bij de 70 lagen inserts (10 millimeter dikte) van het demonstratoronderdeel.

Volgende stappen voor de onderwerpmanager zullen nader onderzoek zijn naar de nieuwe materiaalcombinatie en beoordeling van het nieuwe proces intern. Het consortium zal ook het potentieel van zoutkernen voor composietproductie en metaalgietprocessen onderzoeken, zowel intern als in opvolgprojecten.

Partners betrokken bij dit project waren Liebherr Aerospace Toulouse SAS (Haute-Garonne, Frankrijk), de Technische Universitaet Muenchen (TUM, Duitsland), ThermoPlastic composites Research Center (TPRC, Enschede, Nederland), Apppex GmbH (München, Duitsland) en Fischer Advanced Composite Components (FACC, Ried im Innkreis, Oostenrijk). De totale EU-bijdrage was €254.775.