应用ℱ初心不改 打造中国碳谷 走进吉林化纤黄大年式科研团队

作者：罗伯特·扬西博士自 1980 年代初以来，航空航天应用中采用先进复合材料的情况一直在稳步增长，原因很明显——它们使飞机比重金属等同类材料更轻、更坚固、更耐用。如今，它们的采用率飙升，复合材料占飞机主要结构的 50% 以上，例如空客 A350 XWB。据信，随着对排放更少、燃油效率更高的飞机的需求不断增长，未来的商用和国防飞机的复合材料可能会超过 80%。在 Hexcel，我们是开发和制造这些先进材料的领导者，我们在为航空航天和工业市场提供碳纤维、蜂窝芯和其他工程材料方面有着悠久的历史。对于 A350 和洛克希德马丁 F-35 等复合材料密集型飞行器，供应链和基础设施的建立以每月数十架飞机的速度生产这些系统。对于主要结构，复合材料部件通常采用传统工艺制造，包括手工铺层、使用 AFP/ATL 系统的自动铺层和高压釜固化。这些过程足以生产商业和国防航空平台目前所需的数量。然而，一些新兴市场的建造率预计会显着提高——每月可能超过一百辆。这包括高级空气机动性 (AAM)市场，该市场预计销量与高端汽车生产相符。它还包括无人驾驶飞行器 (UAV) 市场，国防工业正在规划无人机群和可磨损系统，只需一次任务使用，每月需要数百甚至数千的生产量。这些数量将极大地增加现有供应链和制造流程的压力，这将推动整个复合材料生态系统开发、认证和实施能够满足预期需求的材料系统和制造流程。多年来，已经开发出用于复合材料高速生产的材料系统，但这些系统主要用于航空航天以外的行业。现在的挑战是增强这些系统并对其进行认证，以用于航空航天用途，包括载客系统和无人系统。在 Hexcel，我们预测对满足这些新兴市场产量需求的材料解决方案的需求如下：快速固化环氧树脂系统类似于目前用于汽车和消费品应用的那些。固化可以在压缩成型中在几分钟内发生，不需要高压釜。[我们对我们目前在该领域的 R&T 工作有什么看法？] Hexcel 处于开发新型树脂化学制品的最前沿，可提供改进的热和机械性能以及更快的加工能力。在某些情况下，处理时间已减少到 10 秒！输液系统干燥的纤维预制件在加热和加压下注入树脂。Hexcel HiMax® 和 HiTape® 等干纤维系统可实现预成型操作的自动化，然后与 Hexcel 灌注树脂直接兼容。同样，Hexcel 正在开发创新的化学品和固化剂，以提供增强的性能，并根据需要根据固化温度和条件进行定制。热塑性基质系统热塑性塑料可以在室温下无限期储存，并且可以在几秒钟内固化，非常适合自动化，与热固性系统相比增加了韧性，并且可以更容易地回收利用。Hexcel 正在开发创新的预浸技术，旨在为行业提供最先进的性能和产品一致性。Hexcel 与阿科玛的合作有助于利用两家公司的协同效应来提供这项技术。添加剂制造对于复杂的几何零件，例如支架、固定装置和管道，使用碳纤维/热塑性塑料系统进行增材制造可以大批量生产——事实上，每月可以以经济的价格生产数百个零件，而且周转速度很快。赫氏在使用最先进的热塑性聚合物技术和设备的增材层制造方面处于领先地位。2020 年 1 月，Hexcel 在垂直飞行协会变革性垂直飞行会议上展示了先进空中机动性市场的复合材料前景。我们说过，该领域的材料战略将结合汽车树脂技术和航空航天血统性能的交叉点。从那时起，我们看到汽车公司通过与初创企业合作或建立自己的业务部门来投资 AAM 领域的几项公告。汽车行业在高效、经济地生产大量车辆方面拥有丰富的经验。AAM 市场将航空航天和汽车行业结合在一起，这应该会导致复合结构制造效率的整体提高。此外，它应该开放航空航天和汽车市场，以使用更多复合材料，最终使空中和地面运输的消费者受益。关于作者Robert Yancey 博士在他的职业生涯中担任过许多职务，包括研究、技术开发、销售、管理、业务开发和执行职务。他目前负责 Hexcel 在美洲的业务发展，包括先进材料、制造和工程产品。他在复合材料、复合力学和微观力学、设计优化、增材制造、有限元建模和无损评估方面拥有技术背景。他拥有麻省理工学院航空航天学士学位、弗吉尼亚理工大学工程力学硕士学位和博士学位。戴顿大学材料工程博士。 他是 SAMPE 的 AIAA 副技术研究员和工业 4.0 新兴技术负责人。来源：美国赫氏，碳纤维生产技术编辑整理来源：碳纤维生产技术