Полезные материалы

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