Ny fampifangaroana ny kasety voarandrana, ny overmolding ary ny fanidiana endrika, ny herone dia mamokatra tohotra iray misy tosika avo lenta ho fihetsiketsehana ho an'ny fampiharana marobe.
Unitized composite gear-driveshaft.Ny Herone dia mampiasa kasety prepreg composite thermoplastic randrana ho preforms ho an'ny dingana iray izay manambatra ny laminate driveshaft ary manamboatra singa miasa toy ny gears, mamokatra rafitra mitambatra izay mampihena ny lanjany, ny isan'ny ampahany, ny fotoana sy ny vidiny.Loharano ho an'ny sary rehetra |herone
Ny vinavina ankehitriny dia mitaky ny hampitombo avo roa heny ny fiaramanidina ara-barotra mandritra ny 20 taona manaraka.Mba handraisana izany, ny taham-pamokarana amin'ny taona 2019 ho an'ny jetliners midadasika mitambatra dia miovaova amin'ny 10 ka hatramin'ny 14 isam-bolana isaky ny OEM, raha toa ka efa tafakatra 60 isam-bolana isaky ny OEM ny vatana tery.Ny Airbus manokana dia miara-miasa amin'ny mpamatsy mba hamadika ny ampahany mahazatra amin'ny A320 amin'ny alàlan'ny fametahana ny ampahan'ny A320 amin'ny ampahany vita amin'ny alàlan'ny dingana haingana kokoa, 20 minitra toy ny fanodinana resin'ny fanerena avo lenta (HP-RTM), ka manampy ampahany. ireo mpamatsy dia mihaona amin'ny fanosehana bebe kokoa mankany amin'ny fiaramanidina 100 isam-bolana.Mandritra izany fotoana izany, ny tsenan'ny fifindran'ny rivotra an-tanàn-dehibe sy ny tsenan'ny fitaterana dia maminavina ny filàna fiaramanidina 3,000 mitsangana sy midina (EVTOL) isan-taona (250 isam-bolana).
"Ny indostria dia mitaky teknolojia famokarana mandeha ho azy miaraka amin'ny vanim-potoana fohy izay mamela ny fampidirana ireo fiasa, izay atolotry ny composites thermoplastic," hoy i Daniel Barfuss, mpiara-manorina sy mpiara-miombon'antoka amin'ny herone (Dresden, Alemana), teknolojia composites sy mpanamboatra kojakoja. orinasa mampiasa fitaovana matrix thermoplastic avo lenta avy amin'ny polyphenylenesulfide (PPS) mankany amin'ny polyetherketone (PEEK), polyetherketoneketone (PEKK) ary polyaryletherketone (PAEK)."Ny tanjonay lehibe dia ny hanambatra ny fahombiazan'ny thermoplastic composites (TPCs) miaraka amin'ny vidiny ambany kokoa, mba ahafahan'ny kojakoja mifanaraka amin'ny karazana fampiharana famokarana serial sy fampiharana vaovao," hoy ny Dr. Christian Garthaus, mpiara-manorina sy mitantana ny herone faharoa. mpiara-miasa.
Mba hanatratrarana izany, ny orinasa dia namolavola fomba fiasa vaovao, manomboka amin'ny kasety fibre tsy mitsaha-mitombo tanteraka, mametaka ireo kasety ireo mba hamoronana "organoTube" poakaty ary manambatra ny organoTubes ho profil misy fizarana sy endrika miovaova.Ao amin'ny dingana manaraka, dia mampiasa ny weldability sy ny thermoformability ny TPCs mba hampidirana singa miasa toy ny composite gears eo amin'ny driveshafts, farany-fittings eo amin'ny fantsona, na ny entana famindrana singa ho amin'ny fihenjanana-famatrarana struts.Nanampy i Barfuss fa misy ny safidy hampiasa fomba fanamboarana hybrid - novolavolain'ny mpamatsy ketone matrix Victrex (Cleveleys, Lancashire, UK) ary mpamatsy kojakoja Tri-Mack (Bristol, RI, US) - izay mampiasa kasety PAEK hafanana ambany kokoa ho an'ny mombamomba azy. ary ny PEEK ho an'ny overmolding, ahafahan'ny fitaovana tokana mitambatra manerana ny fifandraisana (jereo ny "Overmolding dia manitatra ny salan'i PEEK amin'ny fitambarana")."Ny fampifanarahana ataontsika koa dia mamela ny fanakatonana endrika geometrika," hoy izy nanampy, "izay mamokatra rafitra mitambatra izay mahazaka enta-mavesatra kokoa."
Ny dingan'ny maherifo dia manomboka amin'ny kasety thermoplastic vita amin'ny fibre karbônina voatsindrona tanteraka izay randrana ho organoTubes ary mitambatra."Nanomboka niara-niasa tamin'ireo organoTubes ireo izahay 10 taona lasa izay, namolavola fantsona hydraulic mitambatra ho an'ny fiaramanidina," hoy i Garthaus.Nohazavainy fa satria tsy misy fantsona hydraulika roa amin'ny fiaramanidina manana geometrika mitovy, dia ilaina ny lasitra ho an'ny tsirairay, amin'ny fampiasana ny teknolojia efa misy.“Nila sodina azo amboarina aorian'ny fanodinana mba hahatratrarana ny geometrika fantsona tsirairay.Noho izany, ny hevitra dia ny hanao profil composite mitohy ary avy eo ny CNC dia mamehy azy ireo amin'ny geometria tadiavina.
Fig. 2 Ny kasety prepreg voarandrana dia manome endrika mialoha miendrika harato antsoina hoe organoTubes ho an'ny dingan'ny fanindronana ny herone ary ahafahana mamokatra endrika isan-karazany.
Izany dia toa mitovy amin'ny ataon'ny Sigma Precision Components (Hinckley, UK) (jereo ny "Redressing aeroengines with composite pipes") miaraka amin'ny fiakanjony motera fibre/PEEK."Mijery ampahany mitovy izy ireo fa mampiasa fomba fanamafisana hafa," hoy i Garthaus manazava."Amin'ny fomba fiasantsika dia mahita ny mety hisian'ny fampitomboana ny fampisehoana, toy ny porosity latsaky ny 2% ho an'ny rafitra aerospace."
Garthaus' Ph.D.Ny asa thesis ao amin'ny ILK dia nitrandraka tamin'ny fampiasana pultrusion thermoplastic composite (TPC) mitohy mba hamokarana fantsona misy randrana, izay niafara tamin'ny fizotry ny famokarana tsy tapaka ho an'ny fantsona TPC sy ny mombamomba azy.Na izany aza, amin'izao fotoana izao, nisafidy ny hiara-hiasa amin'ny mpamatsy sy ny mpanjifan'ny fiaramanidina amin'ny alàlan'ny fizotry ny famolavolana tsy miato."Izany dia manome antsika fahalalahana hanao ireo endrika isan-karazany rehetra, ao anatin'izany ny mombamomba miolikolika sy ireo manana fizarazarana isan-karazany, ary koa ny fampiharana ny paty eo an-toerana sy ny fidinan'ny ply," hoy izy nanazava."Miasa amin'ny automatique ny fizotran'ny fampidirana ireo paty eo an-toerana izahay ary avy eo mampifanaraka azy ireo amin'ny mombamomba ny composite.Amin'ny ankapobeny, ny zavatra rehetra azonao atao amin'ny laminates sy ny akorandriaka dia azonay atao amin'ny fantsona sy ny mombamomba azy.
Ny fanaovana ireo mombamomba ny TPC ireo dia iray amin'ireo fanamby sarotra indrindra, hoy i Garthaus.“Tsy azo atao ny mampiasa tombo-kase na tsoka amin'ny tatavia silikônina;noho izany, tsy maintsy namolavola dingana vaovao izahay. ”Saingy ity dingana ity dia ahafahan'ny fantsona avo lenta sy azo amboarina ary ampahany miorina amin'ny shaft, hoy izy nanamarika.Izy io koa dia nahafahan'ny fampiasana ny famolavolana hybrid izay novolavolain'i Victrex, izay ahitana PAEK ny mari-pana ambany kokoa noho ny PEEK, manamafy ny famolavolan'ny organosheet sy ny tsindrona amin'ny dingana tokana.
Lafiny iray hafa miavaka amin'ny fampiasana ny kasety voarandrana organoTube dia ny fako kely no avoakany."Miaraka amin'ny randrana, manana fako latsaky ny 2% isika, ary satria TPC kasety io, dia afaka mampiasa io fako kely io ao amin'ny overmolding mba hahazoana ny tahan'ny fampiasana fitaovana hatramin'ny 100%," hoy i Garthaus nanamafy.
Barfuss sy Garthaus dia nanomboka ny asa fampandrosoana ho mpikaroka ao amin'ny Institute of Lightweight Engineering and Polymer Technology (ILK) ao amin'ny TU Dresden."Ity no iray amin'ireo andrim-panjakana eoropeana lehibe indrindra ho an'ny fitambarana sy endrika maivana hybrid," hoy i Barfuss.Izy sy Garthaus dia niasa tao nandritra ny efa ho 10 taona tamin'ny fivoarana maromaro, anisan'izany ny pultrusion TPC mitohy sy ny karazana fidirana samihafa.Io asa io tamin'ny farany dia nalevina tao amin'ny teknolojian'ny fizotry ny TPC mahery fo ankehitriny.
"Nangataka tamin'ny programa EXIST Alemanina izahay avy eo, izay mikendry ny hamindra ny teknolojia toy izany amin'ny indostria ary mamatsy tetikasa 40-60 isan-taona amin'ny sehatry ny fikarohana isan-karazany," hoy i Barfuss."Nahazo famatsiam-bola ho an'ny fitaovana renivola izahay, mpiasa efatra ary fampiasam-bola ho an'ny dingana manaraka."Namorona heroone izy ireo tamin'ny May 2018 taorian'ny fampirantiana tao amin'ny JEC World.
Tamin'ny JEC World 2019, ny herone dia namokatra kojakoja fihetsiketsehana isan-karazany, anisan'izany ny tariby maivana, avo-torque, mitambatra, na gearshaft."Mampiasa fibre karbônina / PAEK kasety organoTube voarandrana amin'ny zoro takian'ny ampahany izahay ary manambatra izany ho fantsona," hoy i Barfuss manazava."Afanainay mialoha ny fantsona amin'ny 200 ° C ary mameno azy amin'ny fitaovana vita amin'ny tsindrona PEEK amin'ny 380 ° C."Ny overmolding dia novolavolaina tamin'ny fampiasana Moldflow Insight avy amin'ny Autodesk (San Rafael, Calif., US).Ny fotoana famenoana bobongolo dia nohatsaraina ho 40.5 segondra ary tratra tamin'ny alàlan'ny Arburg (Lossburg, Alemana) ALLROUNDER milina fanodinkodinana.
Ity overmolding ity dia tsy mampihena ny vidin'ny fivoriambe, ny dingana famokarana ary ny lozisialy, fa manatsara ny fahombiazany ihany koa.Ny fahasamihafan'ny 40 ° C eo amin'ny mari-pana mitsonika amin'ny tohotra PAEK sy ny an'ny fitaovana PEEK overmolded dia mahatonga ny fifamatorana miempo eo amin'ny roa amin'ny molekiola.Ny karazana mekanika fanindroany faharoa, ny fanidiana endrika, dia azo amin'ny alàlan'ny fanerena tsindrona mba hanamafisana ny andry mandritra ny overmolding mba hamoronana contour mihidy.Izany dia azo jerena ao amin'ny sary 1 etsy ambany ho toy ny "miforona tsindrona".Mamorona circumference corrugated na sinusoidal izay ampifandraisina ny fitaovana mifanohitra amin'ny fizaràna boribory boribory, izay miteraka endrika fanidy geometrika.Izany dia mampitombo bebe kokoa ny tanjaky ny gearshaft mitambatra, araka ny aseho amin'ny fitsapana (jereo ny sary eo amin'ny farany ambany havanana).1. Novolavolaina tamin'ny fiaraha-miasa amin'ny Victrex sy ILK, ny heroone dia mampiasa tsindrona tsindrona mandritra ny overmolding mba hamoronana endrika mihidy ao amin'ny gearshaft mitambatra (ambony). tohano ny torque avo kokoa mifanohitra amin'ny amboaram-pitaterana overmolded tsy misy fanidiana endrika (curve mainty eo amin'ny grafika).
"Betsaka ny olona mahazo fatorana miempo mandritra ny fanodinkodinana," hoy i Garthaus, "ary ny hafa dia mampiasa fanidiana endrika amin'ny fitambarana, fa ny fanalahidy dia ny manambatra azy roa ho dingana mandeha ho azy."Nohazavainy fa ho an'ny valim-panadinana ao amin'ny sary 1, dia samy nofatorana misaraka ny tohotra sy ny manodidina ny fitaovam-pitaterana, avy eo dia ahodina mba hanerena ny vesatra.Ny tsy fahombiazana voalohany amin'ny grafika dia marihina amin'ny faribolana mba hanondroana fa ho an'ny fitaovana PEEK overmolded tsy misy endrika mihidy.Ny tsy fahombiazana faharoa dia voamariky ny faribolana crimped mitovitovy amin'ny kintana, izay manondro ny fitsapana ny fitaovana overmolded miaraka amin'ny endrika-hidy."Amin'ity tranga ity, manana fifandraisana mitambatra ianao ary voahidy," hoy i Garthaus, "ary mahazo fiakarana 44% amin'ny enta-mavesatra ianao."Ny fanamby amin'izao fotoana izao, hoy izy, dia ny hahazoana ny fanidiana endrika handray ny entana amin'ny dingana teo aloha mba hampitomboana bebe kokoa ny torque horaisin'ity gearshaft ity alohan'ny tsy fahombiazana.
Ny teboka manan-danja amin'ny fanidiana endrika boribory izay azon'ny maherifo amin'ny famolavolana tsindrona azy dia ny hoe mifanaraka tanteraka amin'ny ampahany tsirairay izy ary ny entana tsy maintsy zakain'io ampahany io.Ohatra, ao amin'ny gearshaft, ny endrika-hidy dia circumferential, fa amin'ny fihenjanana-famatrarana struts etsy ambany, dia axial."Izany no mahatonga ny novolavolainay ho fomba malalaka kokoa," hoy i Garthaus."Ny fomba fampifandraisana ny fiasa sy ny ampahany dia miankina amin'ny fampiharana tsirairay, fa arakaraka ny ahafahantsika manao izany, ny lanja sy ny vidiny afaka mamonjy."
Ary koa, ny ketône nohamafisina amin'ny fibre fohy ampiasaina amin'ny singa miasa be loatra toy ny fitaovam-piadiana dia manome tavy tsara tarehy.Victrex dia nanaporofo izany ary raha ny marina dia mivarotra izany zava-misy izany ho an'ny fitaovana PEEK sy PAEK.
Barfuss dia nanamarika fa ny gearshaft mitambatra, izay nekena tamin'ny 2019 JEC World Innovation Award amin'ny sokajy aerospace, dia "fampisehoana ny fomba fiasantsika, fa tsy dingana iray mifantoka amin'ny fampiharana tokana.Te-hijery hoe ohatrinona no azontsika atao mba hanamafisana ny famokarana sy hitrandraka ny fananan'ny TPC mba hamokarana rafitra azo ampiasaina sy mitambatra.Ny orinasa amin'izao fotoana izao dia manatsara ny fihenjanana-compression rods, ampiasaina amin'ny fampiharana toy ny struts.
Fig. 3 Fihenjanana-compression struts Ny tsindrona-forming dia miitatra mankany amin'ny struts, izay mahery fo manenika singa famindrana entana vy ao amin'ny rafitra ampahany amin'ny fampiasana axial endrika-hidy mba hampitombo ny tanjaky ny fifandraisana.
Ny singa miasa ho an'ny fihenjanana-compression struts dia ampahany amin'ny fifandraisana metaly izay mamindra enta-mavesatra mankany sy avy amin'ny garderie metaly mankany amin'ny fantsona mitambatra (jereo ny sary etsy ambany).Ny fananganana tsindrona dia ampiasaina mba hampidirana ny singa fampidirana entana metaly amin'ny vatan'ny strut composite.
"Ny tombony lehibe omenay dia ny fampihenana ny isan'ny ampahany," hoy izy nanamarika."Manamora ny harerahana izany, izay fanamby lehibe ho an'ny fampiharana strut amin'ny fiaramanidina.Ny fametahana endrika dia efa ampiasaina amin'ny fitambarana thermoset miaraka amin'ny fampidirana plastika na metaly, saingy tsy misy fifamatorana mitambatra, mba hahafahanao mahazo fihetsiketsehana kely eo amin'ireo ampahany.Ny fomba fiasantsika anefa dia manome rafitra mitambatra tsy misy hetsika toy izany. "
Garthaus dia mitanisa ny fandeferana manimba ho fanamby hafa ho an'ireo faritra ireo."Tsy maintsy misy fiantraikany amin'ny struts ianao ary avy eo manao fitiliana harerahana," hoy izy nanazava."Satria mampiasa fitaovana matrix thermoplastic avo lenta izahay, dia afaka mahatratra hatramin'ny 40% ny fandeferana fahasimbana avo kokoa amin'ny thermosets, ary koa ny microcracks rehetra avy amin'ny fiantraikany dia mitombo kely amin'ny famenoana harerahana."
Na dia mampiseho fampidirana metaly aza ny struts demonstration, dia mamolavola vahaolana thermoplastic rehetra ny herone amin'izao fotoana izao, mamela ny fifamatorana mitambatra eo amin'ny vatan'ny strut composite sy ny singa fampidirana entana."Rehefa azontsika atao dia aleontsika mijanona amin'ny fitambarana rehetra ary manitsy ny fananana amin'ny alàlan'ny fanovana ny karazana fanamafisana ny fibre, anisan'izany ny karbaona, fitaratra, fibre mitohy ary fohy," hoy i Garthaus."Amin'izany fomba izany dia manamaivana ny fahasarotana sy ny olana amin'ny interface izahay.Ohatra, manana olana kely kokoa isika raha oharina amin'ny fampifangaroana thermoset sy thermoplastics. "Ankoatr'izay, ny fifamatorana misy eo amin'ny PAEK sy PEEK dia notsapain'ny Tri-Mack miaraka amin'ny valiny mampiseho fa manana 85% ny tanjaky ny laminate unidirectional CF / PAEK fototra ary avo roa heny noho ny fatorana adhesive mampiasa adhesive sarimihetsika epoxy mahazatra.
Nilaza i Barfuss fa manana mpiasa sivy izao i herone ary mifindra avy amin'ny mpamatsy fampivoarana teknolojia ho mpamatsy kojakoja fiaramanidina.Ny dingana lehibe manaraka dia ny fananganana orinasa vaovao any Dresden."Amin'ny faran'ny taona 2020 dia hanana orinasa mpanamory mamokatra ampahany andiany voalohany isika," hoy izy."Efa miara-miasa amin'ny OEMs aviation sy mpamatsy lehibe Tier 1 izahay, mampiseho endrika ho an'ny karazana fampiharana maro."
Miara-miasa amin'ireo mpamatsy eVTOL sy mpiara-miasa isan-karazany any Etazonia ihany koa ny orinasa, satria mihamatotra ny fampiharana amin'ny fiaramanidina ny mahery fo, dia mahazo traikefa amin'ny famokarana amin'ny fampiharana entana ara-panatanjahantena ao anatin'izany ny ramanavy sy ny kojakoja bisikileta."Ny teknolojiantsika dia afaka mamokatra ampahany be pitsiny be dia be miaraka amin'ny fahombiazany, ny fotoanan'ny tsingerina ary ny tombony amin'ny vidiny," hoy i Garthaus."Ny fotoana tsingerinay mampiasa PEEK dia 20 minitra, mifanohitra amin'ny 240 minitra amin'ny fampiasana autoclave-cured prepreg.Mahita sehatra malalaka izahay, fa amin'izao fotoana izao, ny fifantohanay dia ny fampidirana ny fampiharana voalohany amin'ny famokarana sy ny fampisehoana ny lanjan'ny ampahany toy izany amin'ny tsena. "
Herone koa dia hanolotra amin'ny Carbon Fiber 2019. Mianara bebe kokoa momba ny hetsika ao amin'ny carbonfiberevent.com.
Mifantoka amin'ny fanatsarana ny fametrahana tanana nentim-paharazana, nacelle sy thrust reverser mpanamboatra dia mijery ny fampiasana ny automatique amin'ny ho avy sy ny famolavolana mihidy.
Ny rafitra fitaovam-piadiana amin'ny fiaramanidina dia mahazo ny fahombiazan'ny karbaona / epoxy miaraka amin'ny fahombiazan'ny famoretana.
Ny fomba kajy ny fiantraikan'ny composite eo amin'ny tontolo iainana dia ahafahana mampitaha angon-drakitra amin'ny fitaovana nentim-paharazana eo amin'ny sehatra iray.
Fotoana fandefasana: Aug-19-2019