Apapọ teepu braided, overmolding ati fọọmu-titiipa, heroone ṣe agbejade ọkan-nkan, ga-torque jia-driveshaft bi olufihan fun gbooro ibiti o ti ohun elo.
Isokan apapo jia-driveshaft.Akikanju nlo braided thermoplastic composite prepreg awọn teepu bi awọn apẹrẹ fun ilana kan eyiti o ṣe idapọ laminate driveshaft ati overmolds awọn eroja iṣẹ ṣiṣe bii awọn jia, ṣiṣe awọn ẹya iṣọkan eyiti o dinku iwuwo, kika apakan, akoko apejọ ati idiyele.Orisun fun gbogbo awọn aworan |akọni
Awọn asọtẹlẹ lọwọlọwọ n pe fun ilọpo meji ti awọn ọkọ oju-omi ọkọ ofurufu ti iṣowo ni ọdun 20 to nbọ.Lati gba eyi, awọn oṣuwọn iṣelọpọ ni ọdun 2019 fun awọn ọkọ oju-omi titobi nla nla ti awọn akojọpọ yatọ lati 10 si 14 fun oṣu kan fun OEM, lakoko ti awọn eegun ti tẹlẹ ti ra si 60 fun oṣu kan fun OEM.Airbus pataki n ṣiṣẹ pẹlu awọn olupese lati yipada aṣa sibẹsibẹ lekoko, awọn ẹya iṣaju iṣaju ọwọ lori A320 si awọn apakan ti a ṣe nipasẹ iyara, awọn ilana akoko iṣẹju iṣẹju 20 gẹgẹbi gbigbe gbigbe resini giga-titẹ (HP-RTM), nitorinaa ṣe iranlọwọ apakan awọn olupese pade titari siwaju si 100 ọkọ ofurufu fun oṣu kan.Nibayi, arinbo afẹfẹ ilu ti n yọ jade ati ọja gbigbe n ṣe asọtẹlẹ iwulo fun 3,000 ina inaro ọkọ ofurufu ati ibalẹ (EVTOL) fun ọdun kan (250 fun oṣu kan).
“Ile-iṣẹ naa nilo awọn imọ-ẹrọ iṣelọpọ adaṣe adaṣe pẹlu awọn akoko gigun ti kuru ti o tun gba laaye fun iṣọpọ awọn iṣẹ, eyiti a funni nipasẹ awọn akojọpọ thermoplastic,” Daniel Barfuss, oludasile-oludasile ati alabaṣiṣẹpọ ti akoni (Dresden, Germany), imọ-ẹrọ idapọmọra ati iṣelọpọ awọn apakan sọ. duro ti o nlo awọn ohun elo matrix thermoplastic ti o ga julọ lati polyphenylenesulfide (PPS) si polyetheretherketone (PEEK), polyetherketoneketone (PEKK) ati polyaryletherketone (PAEK)."Ero wa akọkọ ni lati darapo iṣẹ giga ti thermoplastic composites (TPCs) pẹlu iye owo kekere, lati jẹ ki awọn ẹya ti a ṣe deede fun ọpọlọpọ awọn ohun elo iṣelọpọ ni tẹlentẹle ati awọn ohun elo titun," ṣe afikun Dokita Christian Garthaus, oludasilẹ akọni keji ati iṣakoso akọni. alabaṣepọ.
Lati ṣaṣeyọri eyi, ile-iṣẹ ti ni idagbasoke ọna tuntun kan, bẹrẹ pẹlu igbẹ ni kikun, awọn teepu okun ti o tẹsiwaju, braiding awọn teepu wọnyi lati ṣe apẹrẹ ti o ṣofo “organoTube” ati isọdọkan awọn organoTubes sinu awọn profaili pẹlu awọn abala agbelebu oniyipada ati awọn apẹrẹ.Ni igbesẹ ilana ti o tẹle, o nlo weldability ati thermoformability ti awọn TPCs lati ṣepọ awọn eroja iṣẹ-ṣiṣe gẹgẹbi awọn ohun elo idapọmọra sori awọn ọpa awakọ, awọn ibamu-ipari sori awọn paipu, tabi awọn eroja gbigbe fifuye sinu awọn ọna titẹ-funmorawon.Barfuss ṣafikun pe aṣayan wa lati lo ilana idọgba arabara kan - ti o dagbasoke nipasẹ olupese olupese matrix ketone Victrex (Cleveleys, Lancashire, UK) ati awọn olupese Tri-Mack (Bristol, RI, US) - ti o nlo teepu PAEK otutu kekere yo fun awọn profaili ati PEEK fun mimujuju, ti o nmu ohun elo ti o dapọ, ohun elo ẹyọkan kọja ọna asopọ (wo “Overmolding faagun iwọn PEEK ni awọn akojọpọ”).“Aṣamubadọgba wa tun ngbanilaaye titiipa fọọmu jiometirika,” o ṣafikun, “eyiti o ṣe agbejade awọn ẹya iṣọpọ ti o le duro paapaa awọn ẹru giga.”
Ilana akikanju bẹrẹ pẹlu awọn teepu thermoplastic fiber carbon ti a fi agbara mu ni kikun ti o jẹ braid sinu organoTubes ati isọdọkan.Garthaus sọ pe “A bẹrẹ ṣiṣẹ pẹlu awọn organoTubes wọnyi ni ọdun 10 sẹhin, ni idagbasoke awọn paipu hydraulic apapo fun ọkọ ofurufu,” Garthaus sọ.O ṣalaye pe nitori ko si awọn paipu hydraulic ọkọ ofurufu meji ti o ni geometry kanna, a yoo nilo mimu fun ọkọọkan, ni lilo imọ-ẹrọ ti o wa tẹlẹ.“A nilo paipu kan ti o le ṣe ilana lẹhin lati ṣaṣeyọri jiometirika paipu kọọkan.Nitorinaa, imọran ni lati ṣe awọn profaili idapọmọra ti o tẹsiwaju ati lẹhinna CNC tẹ iwọnyi sinu awọn geometries ti o fẹ. ”
Aworan 2 Awọn teepu prepreg braided pese awọn apẹrẹ apẹrẹ-net ti a pe ni organoTubes fun ilana abẹrẹ akọni ti akọni ati ki o mu iṣelọpọ ti awọn apẹrẹ lọpọlọpọ.
Eyi dabi iru ohun ti Sigma Precision Components (Hinckley, UK) n ṣe (wo “Ṣiṣe atunṣe awọn aeroengines pẹlu awọn paipu alapọpọ”) pẹlu okun erogba/ọṣọ ẹrọ PEEK."Wọn n wo awọn ẹya kanna ṣugbọn lo ọna isọdọkan ti o yatọ," Garthaus salaye."Pẹlu ọna wa, a rii agbara fun iṣẹ ṣiṣe ti o pọ si, gẹgẹbi o kere ju 2% porosity fun awọn ẹya aerospace."
Garthaus' Ph.D.iṣẹ iwe afọwọkọ ni ILK ṣawari nipa lilo pultrusion thermoplastic ti o tẹsiwaju (TPC) lati ṣe agbejade awọn tubes braided, eyiti o yorisi ilana iṣelọpọ ilọsiwaju ti itọsi fun awọn tubes TPC ati awọn profaili.Bibẹẹkọ, fun bayi, akọni ti yan lati ṣiṣẹ pẹlu awọn olupese ọkọ ofurufu ati awọn alabara ni lilo ilana imuduro ti o dawọ duro."Eyi fun wa ni ominira lati ṣe gbogbo awọn apẹrẹ ti o yatọ, pẹlu awọn profaili ti o tẹ ati awọn ti o ni oriṣiriṣi apakan agbelebu, bakanna bi lilo awọn abulẹ agbegbe ati awọn ifasilẹ ply," o salaye.“A n ṣiṣẹ lati ṣe adaṣe ilana fun iṣọpọ awọn abulẹ agbegbe ati lẹhinna papọ wọn pẹlu profaili akojọpọ.Ni ipilẹ, ohun gbogbo ti o le ṣe pẹlu awọn laminates alapin ati awọn ikarahun, a le ṣe fun awọn tubes ati awọn profaili. ”
Ṣiṣe awọn profaili ṣofo TPC wọnyi jẹ ọkan ninu awọn italaya ti o nira julọ, Garthaus sọ."O ko le lo awọn ontẹ- lara tabi fifun-mimọ pẹlu kan silikoni àpòòtọ;nitorinaa, a ni lati ṣe agbekalẹ ilana tuntun kan. ”Ṣugbọn ilana yii jẹ ki iṣẹ ṣiṣe giga pupọ ati tube ti o ni ibamu ati awọn ẹya orisun ọpa, o ṣe akiyesi.O tun mu ṣiṣẹ ni lilo imudagba arabara ti Victrex ti dagbasoke, nibiti iwọn otutu yo kekere PAEK ti pọ pẹlu PEEK, ti n ṣe imudara organosheet ati didimu abẹrẹ ni igbesẹ kan.
Apakan akiyesi miiran ti lilo organoTube braided teepu preforms ni pe wọn gbe egbin kekere diẹ sii."Pẹlu braiding, a ni o kere ju 2% egbin, ati nitori pe o jẹ teepu TPC, a le lo iye kekere ti egbin yii pada ni overmolding lati gba iwọn lilo ohun elo soke si 100%," Garthaus tẹnumọ.
Barfuss ati Garthaus bẹrẹ iṣẹ idagbasoke wọn gẹgẹbi awọn oniwadi ni Institute of Lightweight Engineering ati Polymer Technology (ILK) ni TU Dresden.“Eyi jẹ ọkan ninu awọn ile-ẹkọ Yuroopu ti o tobi julọ fun awọn akojọpọ ati awọn apẹrẹ iwuwo fẹẹrẹ arabara,” ni Barfuss ṣe akiyesi.On ati Garthaus sise nibẹ fun fere 10 ọdun lori nọmba kan ti idagbasoke, pẹlu lemọlemọfún TPC pultrusion ati ki o yatọ si orisi ti dida.Iṣẹ yẹn bajẹ distilled sinu ohun ti o jẹ imọ-ẹrọ ilana TPC akọni bayi.
"Lẹhinna a lo si eto German EXIST, eyiti o ni ifọkansi lati gbe iru imọ-ẹrọ si ile-iṣẹ ati owo awọn iṣẹ 40-60 ni ọdun kọọkan ni ọpọlọpọ awọn aaye iwadi," Barfuss sọ.“A gba igbeowosile fun ohun elo olu, awọn oṣiṣẹ mẹrin ati idoko-owo fun igbesẹ atẹle ti iwọn-soke.”Wọn ṣẹda akọni ni Oṣu Karun ọdun 2018 lẹhin iṣafihan ni JEC World.
Nipa JEC World 2019, heroone ti ṣe agbejade ọpọlọpọ awọn ẹya ifihan, pẹlu iwuwo fẹẹrẹ, iyipo giga, awakọ jia ti a ṣepọ, tabi ọpa jia."A lo okun erogba / PAEK teepu organoTube braided ni awọn igun ti o nilo nipasẹ apakan naa ki o si sọ pe sinu tube," Barfuss salaye."Lẹhinna a ṣaju tube naa ni 200 ° C ati ki o ṣe atunṣe rẹ pẹlu jia ti a ṣe nipasẹ abẹrẹ kukuru carbon fiber-fifidi PEEK ni 380 ° C."Apẹrẹ apọju naa ni lilo Moldflow Insight lati Autodesk (San Rafael, Calif., US).Akoko kikun mimu jẹ iṣapeye si awọn aaya 40.5 ati ṣaṣeyọri ni lilo Arburg (Lossburg, Germany) ALLROUNDER ẹrọ mimu abẹrẹ.
Yiyi apọju ko dinku awọn idiyele apejọ nikan, awọn igbesẹ iṣelọpọ ati awọn eekaderi, ṣugbọn o tun mu iṣẹ ṣiṣe pọ si.Iyatọ ti 40°C laarin iwọn otutu yo ti ọpa PAEK ati ti jia PEEK ti o pọ julọ jẹ ki isọpọ yo laarin awọn mejeeji ni ipele molikula.Iru ọna asopọ keji, titiipa-fọọmu, jẹ aṣeyọri nipasẹ lilo titẹ abẹrẹ lati ṣe iwọn otutu nigbakanna lakoko iṣaju lati ṣẹda oju-ọna titiipa fọọmu kan.Eyi ni a le rii ni aworan 1 ni isalẹ bi “ibẹrẹ-abẹrẹ”.O ṣẹda corrugated tabi ayipo sinusoidal nibiti jia ti darapọ mọ apakan agbelebu iyipo didan, eyiti o yọrisi fọọmu titiipa geometrically kan.Eyi tun ṣe alekun agbara ti iṣipopada gearshaft, bi a ti ṣe afihan ni idanwo (wo aworan ni isalẹ sọtun) Fig.1. Ni idagbasoke ni ifowosowopo pẹlu Victrex ati ILK, heroone nlo titẹ abẹrẹ nigba overmolding lati ṣẹda fọọmu-titiipa contour ninu awọn ese gearshaft (oke) .Ilana ti abẹrẹ yii ngbanilaaye jia ti a ṣepọ pẹlu titiipa fọọmu (awọ alawọ ewe lori aworan) si fowosowopo iyipo ti o ga ju.
Garthaus sọ pe: “Ọpọlọpọ eniyan n ṣaṣeyọri isọdọkan isokan lakoko mimujuju, ati pe awọn miiran nlo titiipa fọọmu ni awọn akojọpọ, ṣugbọn bọtini ni lati ṣajọpọ mejeeji sinu ẹyọkan, ilana adaṣe.”O ṣe alaye pe fun awọn abajade idanwo ni Ọpọtọ 1, mejeeji ọpa ati iyipo kikun ti jia ni a dina lọtọ, lẹhinna yiyi lati fa ikojọpọ irẹrun.Ikuna akọkọ lori aworan naa jẹ samisi nipasẹ Circle kan lati fihan pe o jẹ fun jia PEEK ti o bori laisi titiipa fọọmu.Ikuna keji jẹ samisi nipasẹ iyika crimped ti o dabi irawọ kan, ti o nfihan idanwo ti jia ti o bori pẹlu titiipa fọọmu.Garthaus sọ pé: “Ninu ọran yii, o ni iṣọpọ kan ati tiipa fọọmu, ati pe o jere fere 44% ilosoke ninu ẹru iyipo.”Ipenija ni bayi, o sọ pe, ni lati gba fọọmu-titiipa lati gbe ẹru ni ipele iṣaaju lati mu iyipo siwaju sii ti gearshaft yii yoo mu ṣaaju ikuna.
Ojuami pataki kan nipa titiipa fọọmu contour ti heroone ṣe aṣeyọri pẹlu abẹrẹ-abẹrẹ rẹ ni pe o ni ibamu patapata si apakan kọọkan ati ikojọpọ apakan naa gbọdọ duro.Fun apẹẹrẹ, ni gearshaft, titii fọọmu jẹ iyipo, ṣugbọn ninu awọn iṣọn-ifunmorawon ni isalẹ, o jẹ axial."Eyi idi ti ohun ti a ti ni idagbasoke jẹ ọna ti o gbooro," Garthaus sọ.“Bawo ni a ṣe ṣepọ awọn iṣẹ ati awọn apakan da lori ohun elo ẹni kọọkan, ṣugbọn diẹ sii ti a le ṣe eyi, iwuwo diẹ sii ati idiyele ti a le fipamọ.”
Paapaa, ketone fikun okun kukuru ti a lo ninu awọn eroja iṣẹ ṣiṣe ti o pọ ju bii awọn jia n pese awọn aaye yiya to dara julọ.Victrex ti ṣe afihan eyi ati ni otitọ, awọn ọja ni otitọ yii fun awọn ohun elo PEEK ati PAEK rẹ.
Barfuss tọka si pe gearshaft ti a ṣepọ, eyiti o jẹ idanimọ pẹlu Aami Eye Innovation World Innovation 2019 JEC ni ẹya aerospace, jẹ “ifihan ti ọna wa, kii ṣe ilana kan ti o dojukọ lori ohun elo kan ṣoṣo.A fẹ lati ṣawari iye ti a le ṣe iṣelọpọ iṣelọpọ ati lo nilokulo awọn ohun-ini ti awọn TPC lati ṣe agbejade iṣẹ ṣiṣe, awọn ẹya iṣọpọ. ”Ile-iṣẹ n ṣe iṣapeye lọwọlọwọ awọn ọpa ifunmọ ẹdọfu, ti a lo ninu awọn ohun elo bii struts.
Aworan 3 Iṣiro-funmorawon strutsInjection-forming ti wa ni gbooro si struts, ibi ti heroone overmolds a irin gbigbe ano sinu ẹya be nipa lilo axial fọọmu-titiipa lati mu awọn darapo agbara.
Ẹya iṣẹ ṣiṣe fun awọn struts funmorawon ẹdọfu jẹ apakan wiwo ti fadaka ti o gbe awọn ẹru lọ si ati lati orita irin si ọpọn akojọpọ (wo apejuwe ni isalẹ).Abẹrẹ-didara ni a lo lati ṣepọ ẹya ifihan fifuye ti fadaka sinu ara strut apapo.
"Anfaani akọkọ ti a fun ni lati dinku nọmba awọn ẹya," o ṣe akiyesi.“Eyi jẹ irọrun rirẹ, eyiti o jẹ ipenija nla fun awọn ohun elo strut ọkọ ofurufu.Titiipa fọọmu ti wa ni lilo tẹlẹ ninu awọn akojọpọ thermoset pẹlu ike kan tabi fi sii irin, ṣugbọn ko si isunmọ iṣọkan, nitorinaa o le gba gbigbe diẹ laarin awọn apakan.Ọna wa, sibẹsibẹ, pese eto iṣọkan laisi iru gbigbe.”
Garthaus tọka ifarada ibajẹ bi ipenija miiran fun awọn ẹya wọnyi."O ni lati ni ipa awọn struts ati lẹhinna ṣe idanwo rirẹ," o salaye."Nitoripe a nlo awọn ohun elo matrix thermoplastic ti o ga julọ, a le ṣaṣeyọri bi 40% ifarada ibajẹ ti o ga julọ si awọn thermosets, ati pe eyikeyi microcracks lati ipa dagba kere si pẹlu ikojọpọ rirẹ."
Paapaa botilẹjẹpe awọn ọna ifihan ṣe afihan ifibọ irin kan, akọni n ṣe idagbasoke lọwọlọwọ ojutu gbogbo-thermoplastic, ti n mu isọpọ isọdọkan ṣiṣẹ laarin ara strut akojọpọ ati ipin ifihan fifuye."Nigbati a ba le, a fẹ lati duro ni gbogbo-idapọ ati ṣatunṣe awọn ohun-ini nipa yiyipada iru imuduro okun, pẹlu erogba, gilasi, ilọsiwaju ati okun kukuru," Garthaus sọ.“Ni ọna yii, a dinku idiju ati awọn ọran wiwo.Fun apẹẹrẹ, a ni awọn iṣoro ti o kere pupọ ni akawe si apapọ awọn thermosets ati thermoplastics.”Ni afikun, mnu laarin PAEK ati PEEK ti ni idanwo nipasẹ Tri-Mack pẹlu awọn abajade ti o fihan pe o ni 85% ti agbara ti ipilẹ unidirectional CF/PAEK laminate ati pe o lagbara ni ilọpo meji bi awọn ifunmọ alemora nipa lilo adhesive fiimu iposii-iwọn ile-iṣẹ.
Barfuss sọ pe akọni ni bayi ni awọn oṣiṣẹ mẹsan ati pe o n yipada lati ọdọ olupese ti idagbasoke imọ-ẹrọ si olupese ti awọn apakan ọkọ ofurufu.Igbesẹ nla ti o tẹle ni idagbasoke ile-iṣẹ tuntun kan ni Dresden.“Ni ipari 2020 a yoo ni ọgbin awakọ ti n ṣe awọn ẹya jara akọkọ,” o sọ.“A ti n ṣiṣẹ tẹlẹ pẹlu OEMs ọkọ ofurufu ati awọn olupese Tier 1 bọtini, n ṣe afihan awọn apẹrẹ fun ọpọlọpọ awọn iru awọn ohun elo.”
Ile-iṣẹ naa tun n ṣiṣẹ pẹlu awọn olupese eVTOL ati ọpọlọpọ awọn alabaṣiṣẹpọ ni AMẸRIKA Bi heroone ṣe dagba awọn ohun elo ọkọ ofurufu, o tun n ni iriri iṣelọpọ pẹlu awọn ohun elo ere ere pẹlu awọn adan ati awọn paati keke.“Imọ-ẹrọ wa le ṣe agbejade ọpọlọpọ awọn ẹya eka pẹlu iṣẹ ṣiṣe, akoko gigun ati awọn anfani idiyele,” Garthaus sọ.“Akoko gigun wa nipa lilo PEEK jẹ iṣẹju 20, ni idakeji awọn iṣẹju 240 ni lilo prepreg-iwosan autoclave.A rii aaye ti awọn aye lọpọlọpọ, ṣugbọn fun bayi, idojukọ wa ni gbigba awọn ohun elo akọkọ wa sinu iṣelọpọ ati ṣafihan iye iru awọn apakan si ọja naa. ”
Herone yoo tun ṣe afihan ni Carbon Fiber 2019. Kọ ẹkọ diẹ sii nipa iṣẹlẹ ni carbonfiberevent.com.
Idojukọ lori iṣapeye ifisilẹ ọwọ ibile, nacelle ati awọn olupilẹṣẹ ipadasẹhin sọ oju si lilo adaṣe adaṣe ni ọjọ iwaju ati imudagba pipade.
Eto ohun ija ọkọ ofurufu ni anfani iṣẹ giga ti erogba / iposii pẹlu ṣiṣe ti imudọgba funmorawon.
Awọn ọna fun ṣiṣe iṣiro awọn akojọpọ ipa ni lori agbegbe jẹ ki awọn afiwera ti a da lori data si awọn ohun elo ibile lori aaye ere ipele kan.
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Kẹjọ-19-2019