Composiet vs Aluminium: Waarom Moderne Vliegtuigen Kiezen Voor Lichte Materialen

Om gewicht te verminderen en efficiëntie te verbeteren, gebruiken de nieuwste generatie passagiersvliegtuigen, zoals de Boeing 787 en Airbus A350, meer composietmaterialen dan aluminium. Aluminium is echter gemakkelijker te verwerken en significant goedkoper, dus het zal een belangrijk luchtvaartmateriaal blijven voor de voorzienbare toekomst, met name in toepassingen die minder gewicht en vermoeidheidsweerstand kritisch zijn.

Twee gebieden in het bijzonder die lange tijd aluminium zullen gebruiken, zijn avionica-behuizingen en interieurcomponenten. Deze zijn meestal gegoten, gevolgd door beperkte bewerking van montage-oppervlakken en gaten. Hier is een nader kijk op de gietprocessen en hun voordelen.

Materialen voor Massa Reductie

Massa is het belangrijkste probleem in luchtvaartontwerp en -productie. Hoe lichter de structuur, des te kleiner de motoren, des te hoger de efficiëntie, en des te groter de payload. Massa wordt geminimaliseerd door materialen te selecteren met hoge sterkte-gewichtverhoudingen, anders gezegd specifieke sterkte of sterkte per pond.

Koolstofvezel-versterkte kunststof (CFRP), is zowel sterk als licht, en het gebruik in vliegtuigstructuren stijgt. Echter, het is ook duur om te produceren en te gebruiken, wat de deur openlaat voor andere materialen zoals aluminium.

Titaan is een ander materiaal met hoge specifieke sterkte. Weer is het duur en moeilijk te gieten en te bewerken.

Magnesium en aluminium hebben vergelijkbare sterkte-gewichtverhoudingen, maar aluminium is meer corrosiebestendig en kent niet de brandrisico's van magnesium. Het wordt geproduceerd in een breed scala aan legeringen, geclassificeerd in zeven series. De 7xxx serie wordt vaak aangeduid als luchtvaart aluminium, hoewel andere legeringen ook gebruikt worden, afhankelijk van specifieke toepassingsbehoeftes.

Een additionele gunstige eigenschap van aluminium is dat het geanodiseerd kan worden. Dit is een methode om de niveaus van oppervlakte-oxidatie te verhogen om hardheid te verhogen en een aantrekkelijke uitstraling te geven, zonder een coating toe te voegen.

Gietmethoden voor Aluminium Luchtvaartcomponenten

Massa minimaliseren vereist een gietproces capabel van het produceren van dunne secties en fijn detail. Dit sluit zandgieten uit, wat overlaat:

• Wasmodelgieten (Investment casting)
• Shell molding
• Permanente vorm gieten (Permanent mold casting)

Hier is een kijk op de relevante kenmerken van elk

Wasmodelgieten (Investment casting)

Een verbrandbaar vormproces waarbij een keramische vorm "shell" gevormd wordt over een waspatroon. Wasmodelgieten is voor onderdelen tot 30 lbs en kan complexe vormen produceren met dunne wanden en re-entrante kenmerken terwijl strakke toleranties gehandhaafd worden en gladde oppervlakken gevormd worden. De complexiteit van het proces betekent dat het tot zijn recht komt wanneer het belangrijk is om zowel bewerking als massa te minimaliseren.

Shell molding

In dit proces wordt een patroon gecoat met een zand-hars buitenmantel. De vorm wordt meestal in twee helften gemaakt die samengevoegd worden om de vormkamer te vormen. Eenmaal het metaal verstold is, wordt de vorm gebroken. Shell molding kan grotere onderdelen produceren dan wasmodelgieten, maar is beperkt in termen van detailniveau en complexiteit. Oppervlakteafwerking is niet zo goed als die van wasmodelgieten.

Permanente vorm gieten

Dit gebruikt metalen stempels om de onderdelen te vormen, met het vloeibare metaal dat onder zwaartekracht in stroomt. Korte cyclus tijden zijn mogelijk, en snelle afkoeling verhoogt de onderdeelssterkte, maar de tooling is duur. Samen maakt dit permanente vorm gieten een hoog-volume proces. Verder is het niet in staat om het fijn detail te bereiken dat wasmodelgieten kan.

Gieten in Aluminium voor Luchtvaart

Aluminium biedt de optimale balans van massa, onderdeelcomplexiteit en kosten voor avionica-behuizingen en interieurcomponenten zoals beugels en stoeluitrusting. Gradessen zoals de 7xxx serie bieden hoge sterkte, samen met goede bewerkbaarheid en corrosiebestendigheid.

Deze onderdelen, en andere zoals hydraulische pomp behuizingen, worden gemakkelijk geproduceerd door gieten, wat gewichtsreductiedoelen ondersteunt terwijl bewerking geminimaliseerd wordt. Wasmodelgieten bereikt de hoogste nauwkeurigheid en complexiteit, maar shell molding en permanente vorm gieten zijn alternatieven, afhankelijk van onderdeelgeometrie en de benodigde hoeveelheden.

Als u een bron nodig heeft voor kwaliteitsvolle gegoten metaal luchtvaartonderdelen, hebben wij de middelen en expertise die u nodig hebt. Neem contact met ons op voor een bespreking of om een offerte aan te vragen.