Victrex en Daher Bereiken Mijlpaal met Next-Generation Thermoplastische Vliegtuigpanelen

Foto Credit: Victrex

Het werd op 20 oktober gerapporteerd dat Victrex (Thornton Cleveleys, VK) heeft samengewerkt met de Franse vliegtuigfabrikant en toeleverancier Daher (Wissous, Frankrijk) om een 176-lagen laminaat structureel vliegtuigpaneel te produceren, met een dikte van 32 millimeter (1,26 inch). De samenwerking, merken beide bedrijven op, voortkomend uit een behoefte aan snellere vliegtuigproductie. Het verbeteren van productiesnelheden met composiet structurele componenten zoals panelen en beugels, kan de oplossing zijn.

Met behulp van VICTREX AE 250 polyaryletherketon (PAEK)-gebaseerd thermoplastisch composiet en een geautomatiseerde vezelplaatsing (AFP) verwerkingstechniek, gevolgd door oven en vacuüm of out-of-autoclave (OOA) consolidatie, toont het resulterende thermoplastische paneel aan dat het mogelijk is om luchtvaartkwaliteit laminaten met OOA verwerking in diktes te bereiken die niet eerder haalbaar waren. Volgens Victrex kan dit cruciale voordelen bieden voor de mondiale luchtvaartindustrie in primaire structurele toepassingen.

De paneelafmetingen zijn 120 bij 60 centimeter (47 bij 24 inch) met een dikte van 32 millimeter (1,3 inch), wat het aanzienlijk dikker maakt dan traditionele plate panelen, terwijl het de mogelijkheid voor ply pad-ups en variabele dikte met kwaliteit acceptabel voor evaluatie en testen demonstreert. De uitzonderlijke dikte van de 176-lagen constructie wordt mogelijk gemaakt door AFP leggen van high-quality unidirectionele (UD) thermoplastische tape die alleen consolidatie vereist, geen autoclave cure. Met VICTREX AE 250 UDT, zegt Victrex, zou consolidatie met verwarmde gereedschappen de productietijd ook aanzienlijk kunnen reduceren.

"Het nieuwe composietpaneel voldoet aan luchtvaartindustrienormen voor porositeit, kristalliniteit, consolidatie en laagbinding materialen zijn de sleutel tot de toekomst van de luchtvaartindustrie. Naast het verminderen van gewicht, brandstofverbruik en exploitatiekosten, maken ze snellere productiesnelheden mogelijk en zijn ze veel beter voor het milieu," zegt Dominique Bailly, Daher's vice-president van Onderzoek en Ontwikkeling. "Aangezien de luchtvaartindustrie voorziet in de behoefte aan meer dan 40.000 nieuwe vliegtuigen gedurende de komende 20 jaar, moet productie versnellen als dit niveau van vraag vervuld moet worden."

Specifiek, de paneel engineering specificaties omvatten weinig tot geen porositeit, minder dan 1% en kristalliniteit is gewaardeerd op 25-30%. Volgens Victrex, zoals verwacht van een 176-lagen laminaatstructuur, is binding tussen de composietlagen gericht op het bereiken van de benodigde interlaminaire schuifsterkte (ILSS), duidelijk de zeer hoge mechanische sterkte van het paneel aanduidend, waar gaten geëlimineerd worden door het AFP proces en hoge kwaliteit en mechanische integriteit behouden blijven.

Daarnaast kan VICTREX AE 250 UDT verwerkt worden bij 280°C (536°F) gevolgd door een ovencyclus. Het heeft een relatief laag smeltpunt bij 305°C (517°F) in plaats van de 345°C (653°F) van PEEK, een bekende high-performance polymere in de PAEK familie. Dit is een duidelijk voordeel in geautomatiseerde thermoplastische verwerking, zegt het bedrijf, het bindingsproces versnellend en de algehele efficiëntie van vliegtuigproductie opdrijvend.

Additionele overtuigende materiaalvoordelen omvatten tot 5 keer hogere specifieke sterkte en specifieke stijfheid, en tot 4 keer hogere vermoeidheidsweerstand, vergeleken met die van metalen. Corrosiebestendigheid, verwerking en thermische isolatie zijn ook verbeterd, terwijl impact en chemische weerstand alsook schadetolerantie vergelijkbaar zullen zijn met die van metalen. Verder, in contrast met thermohardende oplossingen, zijn PAEK composieten volledig herbruikbaar, met tot 10 keer betere schadetolerantie, terwijl ze grotere chemische weerstand, vermoeidheidsprestaties en FST (vlam/rook/toxiciteit) eigenschappen bieden, en nog steeds sterkte en stijfheid van thermoharders matchen.

De kernkenmerken van de VICTREX AE 250 composieten omvatten ook uitstekende hoge temperatuur prestaties en thermische stabiliteit, een breed bereik chemische weerstand tegen luchtvaartvloeistoffen en gassen en uitstekende weerstand tegen hydrolyse en corrosie.

"Wat we hier zien is onze tape's lichtgewicht eigenschappen en het snelle AFP proces, ontwikkeld door Coriolis Composites [Queven, Frankrijk], leverend alle opwindende mogelijkheden van metaalvervanging met thermoplastische composieten op een verstrekkende schaal in vliegtuigontwerp. Tegelijkertijd kan dit ook bijdragen aan het verminderen van productieachterstanden, die nu vliegtuigbouw plagen als gevolg van uitgetrokken assemblageschema's die van zeven, acht of negen jaar kunnen zijn," commenteert Tim Herr, directeur Luchtvaart bij Victrex. "Werken aan dit pioniersproject is productief en opwindend geweest, en we zijn ervan overtuigd dat het zal helpen vormgeven, letterlijk, de vliegtuigen en vliegtuigindustrie van de toekomst."