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克劳斯玛菲FiberForm技术,为空中枢纽插上“可持续羽翼”!

2024-05-30 09:51:37 来源:克劳斯玛菲FiberForm技术,为空中枢纽插上“可持续羽翼”! 阅读量:16849 评论
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导读:近日,美国NIAR与克劳斯玛菲合作,通过采用FiberForm工艺,实现更经济、更轻量化、更高效的飞机窗口板生产。

  【塑料机械网 科技创新】随着全球市场空中货运需求的增加,把不再提供最新舒适设施的老旧飞机改造成货机,渐渐地成为一种常见的永久性解决方案。近日,美国NIAR与克劳斯玛菲合作,通过采用FiberForm工艺,实现更经济、更轻量化、更高效的飞机窗口板生产。
 
  美国NIAR是一家将现代复合材料技术应用于空中交通领域的前沿研究机构,特别是在将客运飞机转型为货机的关键技术攻关上。克劳斯玛菲则凭借其在汽车制造领域积累的丰富经验,为空中交通领域注入了新的动力。克劳斯玛菲GX 450注塑机集成FiberForm工艺(热成型技术和注塑成型完美结合工艺),助力NIAR超高速生产飞机窗口板。这一合作标志着两个行业在技术和制造理念上的完美融合,共同促进空中交通领域制造的新发展。
 
  在客运飞机转换为货运飞机的众多任务中,一项关键的变更是将亚克力窗口板替换为金属材质以便于维护工作。然而,这一传统的金属替代方案不仅成本高昂,而且耗时。现在,纤维增强热塑性复合材料提供了一个成本效益更高的解决方案,它在保持相同稳定性的同时,能够实现更低的成本、更轻的重量和更短的加工时间。
 
  位于美国堪萨斯州威奇托州立大学的NIAR及其高级技术实验室ATLAS正致力于解决该领域的一系列挑战。通过与克劳斯玛菲的合作,NIAR在塑料成型技术方面获得了宝贵的专业知识支持,进一步推动了其在空中交通制造领域的创新和发展。
 
  FiberForm,是将一种已完全固化的纤维增强热塑性片材(称为有机板)插入模具中,合模热压成型后采用热塑性基体进行二次成型的工艺。对于飞机窗口板的生产,这一过程是在配备旋转平板的克劳斯玛菲GXW 450-2000/1400设备上完成的。为了深入开发适用于空中交通领域的经济且可持续的制造技术,Dr. Waruna Seneviratne领导的团队正与克劳斯玛菲紧密合作,共同推进这一目标。
 
  通过大量工艺模拟,对零件和工具设计进行优化,NIAR和克劳斯玛菲合作团队开发了一套制造工艺,以确保所生产的零件能够满足严格的技术规范。并通过在制造过程的各个阶段进行细致的检查和验证,这些工艺模拟不仅确保了当前产品的性能,也为这些工具在未来开发中的重复使用奠定了基础。
 
  窗口板的设计保留了原始飞机窗口的椭圆形状,并进行了针对性的设计改进,如增加筋位结构以增强其承压能力。为了满足机械性能的高标准,团队选用了高性能塑料LM-PAEK,并结合AS4碳纤维进行增强,形成16丝聚酯有机板,同时用含30%短切纤维的PEEK材料进行模内筋位注塑,进一步提升产品的耐用性和可靠性。
 
  因PEEK材料熔点更高,在流动前沿与有机板接触时,两种材料可以实现最佳的融合效果。
 
  经过测试验证,全自动化生产的最佳二次成型工艺顺序:首先,将平坦的有机板在红外(IR)炉中加热;随后,将其插入模具的第一站进行热压成型。然后开模,旋转单元将成型后的毛胚转移到第二腔室,进行模内二次注塑。与此同时,新的有机板在前置站点插入,为下一轮的热成型作业做好准备,确保了生产流程的连续性和效率。
 
  快速注塑成型相较于金属加工以及反应成型工艺,成型周期时间短,使用FiberForm工艺每小时可以生产多达40个复合窗口件。
 
  FiberForm工艺所使用的热塑性塑料不仅具备焊接性,还拥有高冲击强度,且能够承受高温、化学腐蚀和环境影响,同时具备阻燃特性,展现了其在空中交通领域制造中的广泛应用潜力。
 
  采用FiberForm工艺制造的复合材料窗口板,与金属制窗口(590克)相比,重量减轻了约20%。开发团队正不断优化设计,目标是使产品重量比金属版本轻约40%,实现显著的轻量化制造。
 
  在空中交通等安全至关重要的应用领域,生产过程的可追溯性是至关重要的。克劳斯玛菲dataXplorer提供了一个卓越的解决方案,能够每20毫秒记录并存储超过500个信号,确保了制造过程的透明性和可追踪性。
 
  下一步,NIAR计划对窗口板进行深入的功能测试,确保满足包括耐久性在内的认证标准,为批量生产做好准备。这一合作成功实现了双方共赢:NIAR成功将汽车制造技术引入空中交通领域,而克劳斯玛菲则在该领域的经验得到了进一步的丰富和扩展。
 
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