Projektowanie w przemyśle lotniczym i kosmicznym napędza rozwój zaawansowanych materiałów w produkcji addytywnej

W miarę jak przemysł lotniczy kontynuuje odbudowę, projekty samolotów nowej generacji nadal rozwijają się z większymi oczekiwaniami niż kiedykolwiek wcześniej. Nowe samoloty powinny być lżejsze, szybsze, bezpieczniejsze, mocniejsze i oczywiście bardziej opłacalne niż te, które zastępują. Trendy makro w przemyśle lotniczym napędzają postęp technologiczny w najmniejszych komponentach maszyn latających.

Pojazdy kosmiczne wymagają, aby każdy komponent był zoptymalizowany pod kątem masy, wydajności i funkcjonalności. Produkcja addytywna, czyli druk 3D, zyskała na znaczeniu w pierwszych dwóch obszarach. Dzięki oddzieleniu złożoności od kosztów produkcji, złożone części można zaprojektować tak, aby zmniejszyć masę bez poświęcania wydajności, czego nie mogą osiągnąć tradycyjne metody produkcji. Części produkowane metodą addytywną mają udowodnioną wydajność i są coraz częściej stosowane na platformach lotniczych, w tym na statku kosmicznym CST-100 firmy Boeing. Ale jaką rolę odgrywa produkcja addytywna w dostarczaniu wielofunkcyjnych rozwiązań częściowych? Czego można wymagać od prostego wspornika lub zamkniętego panelu poza mechaniczną i środowiskową wydajnością istniejących materiałów? Czy możemy sprawić, aby części były wielofunkcyjne?

Hexcel połączył swój zespół Additive Manufacturing HexAM® i zespół ds. produktów Radio Frequency Interference Control, aby zbadać wszechstronne komponenty drukowane w technologii 3D, które spełniają wymagania dotyczące lotnictwa i kosmonautyki. Rezultatem współpracy jest HexPEKK® EM, który wzmacnia właściwości elektromagnetyczne sprawdzonej technologii HexAM®. Jako najnowszy członek portfolio materiałów HexPEKK®, HexPEKK® EM zapewnia możliwość addytywnego wytwarzania wszechstronnych części produkcyjnych, które spełniają zarówno wymagania dotyczące wydajności mechanicznej, jak i elektromagnetycznej.

Złożone systemy elektroniczne w przemyśle lotniczym i obronnym nadal zwiększają wydajność i możliwości, działając w szerszym zakresie częstotliwości niż kiedykolwiek wcześniej. Podczas gdy zwiększona wydajność przynosi korzyści całemu samolotowi, zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) stały się coraz większym problemem. EMI może pochodzić zarówno ze źródeł wewnętrznych, jak i zewnętrznych, a komponenty elektroniczne mogą powodować znaczną ilość niepożądanych zakłóceń w samolocie. EMI stwarza ryzyko dla skuteczności systemów elektronicznych, co może prowadzić do różnych poziomów awarii lub uszkodzeń. Wraz ze wzrostem przepisów dotyczących zgodności i bezpieczeństwa, należy rozważyć ograniczenie EMI w czasie projektowania. HexPEKK® EM poprawia wydajność EMI istniejących materiałów HexPEKK®. Obudowy, wsporniki i panele sąsiadujące z systemami elektronicznymi wyprodukowanymi z HexPEKK® EM mogą być sposobem na ograniczenie EMI przy jednoczesnym wykorzystaniu swobody projektowania i oszczędności masy, które promuje produkcja addytywna.

Zarządzanie gromadzeniem się elektryczności statycznej jest ważnym czynnikiem w przypadku konstrukcji pierwotnych i wtórnych w zastosowaniach lotniczych. Materiały o niskiej rezystywności są potrzebne w elementach samolotów, ponieważ normalne operacje lotnicze powodują gromadzenie się elektryczności statycznej. Uziemienie jest niezbędne w newralgicznych obszarach urządzeń elektrycznych. Gdy elektryczność statyczna gromadzi się i jest rozładowywana, może spowodować porażenie prądem podczas przesyłania prądu, co może być niebezpieczne dla samolotu, powodując potencjalne uszkodzenia czujników, procesorów i innych elementów krytycznych dla operacji lotniczych. Zarządzanie rozładowaniem stanowiło barierę dla przyjęcia kompozytów do niektórych zastosowań. Flagowy materiał dodatkowy firmy Hexcel, HexPEKK®-100, zawiera węgiel w swojej formule specjalnie zaprojektowanej w celu spełnienia wymagań dotyczących wyładowań elektrostatycznych (ESD). Najnowszy materiał firmy Hexcel, HexPEKK® EM, idzie o krok dalej, mając rezystywność o ponad trzy rzędy wielkości niższą niż HexPEKK®-100. HexPEKK® EM zachowuje wszystkie zalety wysokowydajnych termoplastycznych tworzyw PEKK drukowanych w 3D, dzięki czemu nadaje się do wielu elementów systemów lotniczych.

Platformy lotnicze nowej generacji będą wymagały, aby każdy materiał i sprzęt sprawdziły się na coraz mniejszych i lżejszych platformach. Technologie produkcji addytywnej oparte na solidnych zasadach konstrukcyjnych i obejmujące wielofunkcyjne możliwości będą odgrywać coraz większą rolę w tej rewolucji projektowej.