Производство деталей двигателя из армированного волокном термопласта
Производство деталей двигателя из армированного волокном термопласта
При производстве турбинных лопаток авиадвигателя все чаще используются волоконно-композитные пластмассы (FVK) с матрицей на основе смолы, которые очень надежны и имеют небольшой вес. Но изготовление лопаток – трудоемкий и дорогой процесс. Исследовательская группа из института технологий производства Fraunhofer IPT в Аахене придумала, как сделать технологию быстрой и экономичной.
Изготовление многих компонентов из FVK, в которых материал укладывается тонкими слоями, происходит частично автоматизированно. В авиационной промышленности в качестве материалов обычно используются предварительно имплантированные полуфабрикаты из армированной волокном эпоксидной смолы, которые затвердевают в течение нескольких часов под давлением в автоклаве.
Исследователи Fraunhofer IPT решили использовать для изготовления турбинных лопаток волоконно-композитные пластмассы, армированные углеродным волокном. Такие термопласты имеют легкий вес и высокую прочность, податливы при нагревании и формовании. После охлаждения термопласт обретает свои первоначальные свойства материала.
Ученые создали полностью автоматизированную систему Tapelege, запатентованную институтом. В процессе формовки однонаправленно усиленные термопластичные ленты с помощью аддитивного производства слоями накладываются друг на друга в соответствии с требуемым направлением нагрузки. Создается многослойная, высокопрочная и гибкая пластина. Затем она нагревается и выполняется термоформование по окончательному контуру. Процесс был первоначально протестирован на листах толщиной 16 мм из PA12 и углеродного волокна, на следующем этапе исследуются листы из PEEK и углеродного волокна.
Следующим этапом исследований стало использование высокопроизводительного термопласта PEEK и ламинирование сенсорной техники внутри напечатанного листа. Это позволило бы контролировать не только производственные процессы, но и состояние компонентов во время последующего использования в силовой установке. Рассматривается также применение технологии к другим компонентам двигателя, например, к статорам, а также использование в других отраслях промышленности.
Источник: Fraunhofer IPT