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大飞机上的热塑性碳纤维是否采用自动铺放技术完成加工?

发表时间:2023-12-05 14:51:18  作者:超级管理员 阅读数:102

  经过过去几十年的验证,航空航天领域中对碳纤维复合材料的应用信心逐渐增强,现阶段主流的热固性碳纤维在大飞机上的应用,已经发挥出了轻量化和高强度等方面的优势。热塑性碳纤维作为碳纤维产业发展的下一个重要阶段,它的应用一直都是科学界和材料界非常关注的问题。热塑性碳纤维复合材料制备和成型难度更高,如何将之便捷的应用航空航天领域是一个难题? 

大飞机上的热塑性碳纤维是否采用自动铺放技术完成加工?

  热塑性碳纤维在飞机上的应用方向和位置 

  大飞机产业是航空航天中不可或缺的重要部分,热塑性碳纤维复合材料的很大一部分应用将会以此作为依托。大飞机产业几乎囊括了所有先进的加工技术,其中自然也包括碳纤维复合材料的成型和处理。热塑性碳纤维复合材料在大飞机上已经有了一些应用,分布在多个位置,包括结构部件和内饰部件等。

  1、结构部件:包括机翼结构和机身部件等,碳纤维增强热塑性塑料可用于机翼部件,以减轻重量并提高结构效率。热塑性复合材料可用于机身部分的构造,提供高强度重量比。 

  2、客舱内饰: 热塑性复合材料可用于制造座椅、面板和其他客舱元件等内饰部件,以减轻重量并提高乘客舒适度。 

  3、副翼、升降舵和方向舵: 热塑性碳纤维复合材料可用于控制面,以减轻重量,同时保持结构完整性。 

  4、发动机部件:包括风扇叶片和外壳,发动机部件可以考虑使用高强度、轻质热塑性复合材料,有助于提高整体燃油效率。 

  5、起落架舱门和支柱:热塑性碳纤维复合材料可用于起落架部件,以减轻重量并提高耐用性。

  6、混合结构:一些飞机设计探索使用混合结构,其中热塑性复合材料与其他材料相结合以实现特定的性能目标。 

大飞机上的热塑性碳纤维是否采用自动铺放技术完成加工?

  大飞机上的热塑性碳纤维是否采用自动铺放技术完成加工?

  一架大飞机自身包括上万种零部件,而热塑性碳纤维部件只是其中的一部分,而仅仅这一部分的碳纤维零部件中,可能只有少部分会采用自动铺放技术来完成加工。自动铺放技术是一种增材制造工艺,通过带有特殊加热装置的铺丝或铺带设备进行定位、铺叠和原位固化,在构件厚度方向上逐层增加,最终达到设计的尺寸、完成零件的制造。自动铺放技术适用于复杂形状双曲面构件的成型加工,大飞机的机翼部分与之契合度较高。自动铺放技术具备以下的几点优势。

  1、精度高:这些自动化系统在放置纤维时提供高精度,确保复合材料符合设计规范。 

  2、效率高:与手动铺层工艺相比,自动化可以显着减少生产时间并提高效率。 

  3、一致性强:自动化流程有助于确保复合材料部件质量的一致性,减少各个部件之间出现差异的可能性。 

  4、可完成复杂形状:可以生产具有复杂形状的组件,而手动实现这些组件可能具有挑战性或不切实际。 

大飞机上的热塑性碳纤维是否采用自动铺放技术完成加工?

  热塑性碳纤维复合材料目前在大飞机上的应用并不算多,首先热塑性碳纤维的制备难度高,产能有限,其次自动铺放成型需要大型的设备才能实现,全球可能只有波音和空客等几家公司才具备此项能力。

  在热塑性碳纤维方面,国内还处于落后的状态,目前国内可以批量产出连续碳纤维热塑性复合材料单向带的企业不多,智上新材料便是其中的一家。但碳纤维产业的提升,不是几家碳纤维企业就能带动的,不仅需要自身技术过硬,同时也需要大型的项目来突破技术和产能上限。

  对航空航天较为关注的人应该知道,咱们国家的C919及后续的大飞机项目正在稳步推进,C919已经在试飞阶段,C919上使用了不少国产的碳纤维部件。相信随着时间的推移,国产大飞机项目会推动国产碳纤维产业加速升级,未来国内的热塑性碳纤维水平将会得到极大的提升,同时类似大飞机部件自动铺放成型的技术也会获得长足的进步,也会有越来越多的国产碳纤维企业走出国门,走向世界。


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