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協(xié)會(huì)動(dòng)態(tài)丨塑料機(jī)械用拉桿標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)
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克勞斯瑪菲FiberForm技術(shù)，為空中樞紐插上“可持續(xù)羽翼”！
【塑料機(jī)械網(wǎng) 科技創(chuàng)新】隨著全球市場(chǎng)空中貨運(yùn)需求的增加，把不再提供最新舒適設(shè)施的老舊飛機(jī)改造成貨機(jī)，漸漸地成為一種常見的永久性解決方案。近日，美國(guó)NIAR與克勞斯瑪菲合作，通過采用FiberForm工藝，實(shí)現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)、更輕量化、更高效的飛機(jī)窗口板生產(chǎn)。
美國(guó)NIAR是一家將現(xiàn)代復(fù)合材料技術(shù)應(yīng)用于空中交通領(lǐng)域的前沿研究機(jī)構(gòu)，特別是在將客運(yùn)飛機(jī)轉(zhuǎn)型為貨機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)上。克勞斯瑪菲則憑借其在汽車制造領(lǐng)域積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，為空中交通領(lǐng)域注入了新的動(dòng)力。克勞斯瑪菲GX 450注塑機(jī)集成FiberForm工藝（熱成型技術(shù)和注塑成型完美結(jié)合工藝），助力NIAR超高速生產(chǎn)飛機(jī)窗口板。這一合作標(biāo)志著兩個(gè)行業(yè)在技術(shù)和制造理念上的完美融合，共同促進(jìn)空中交通領(lǐng)域制造的新發(fā)展。
在客運(yùn)飛機(jī)轉(zhuǎn)換為貨運(yùn)飛機(jī)的眾多任務(wù)中，一項(xiàng)關(guān)鍵的變更是將亞克力窗口板替換為金屬材質(zhì)以便于維護(hù)工作。然而，這一傳統(tǒng)的金屬替代方案不僅成本高昂，而且耗時(shí)。現(xiàn)在，纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料提供了一個(gè)成本效益更高的解決方案，它在保持相同穩(wěn)定性的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)更低的成本、更輕的重量和更短的加工時(shí)間。
位于美國(guó)堪薩斯州威奇托州立大學(xué)的NIAR及其高級(jí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室ATLAS正致力于解決該領(lǐng)域的一系列挑戰(zhàn)。通過與克勞斯瑪菲的合作，NIAR在塑料成型技術(shù)方面獲得了寶貴的專業(yè)知識(shí)支持，進(jìn)一步推動(dòng)了其在空中交通制造領(lǐng)域的創(chuàng)新和發(fā)展。
FiberForm，是將一種已完全固化的纖維增強(qiáng)熱塑性片材(稱為有機(jī)板)插入模具中，合模熱壓成型后采用熱塑性基體進(jìn)行二次成型的工藝。對(duì)于飛機(jī)窗口板的生產(chǎn)，這一過程是在配備旋轉(zhuǎn)平板的克勞斯瑪菲GXW 450-2000/1400設(shè)備上完成的。為了深入開發(fā)適用于空中交通領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)且可持續(xù)的制造技術(shù)，Dr. Waruna Seneviratne領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)正與克勞斯瑪菲緊密合作，共同推進(jìn)這一目標(biāo)。
通過大量工藝模擬，對(duì)零件和工具設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，NIAR和克勞斯瑪菲合作團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一套制造工藝，以確保所生產(chǎn)的零件能夠滿足嚴(yán)格的技術(shù)規(guī)范。并通過在制造過程的各個(gè)階段進(jìn)行細(xì)致的檢查和驗(yàn)證，這些工藝模擬不僅確保了當(dāng)前產(chǎn)品的性能，也為這些工具在未來開發(fā)中的重復(fù)使用奠定了基礎(chǔ)。
窗口板的設(shè)計(jì)保留了原始飛機(jī)窗口的橢圓形狀，并進(jìn)行了針對(duì)性的設(shè)計(jì)改進(jìn)，如增加筋位結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)其承壓能力。為了滿足機(jī)械性能的高標(biāo)準(zhǔn)，團(tuán)隊(duì)選用了高性能塑料LM-PAEK，并結(jié)合AS4碳纖維進(jìn)行增強(qiáng)，形成16絲聚酯有機(jī)板，同時(shí)用含30%短切纖維的PEEK材料進(jìn)行模內(nèi)筋位注塑，進(jìn)一步提升產(chǎn)品的耐用性和可靠性。
因PEEK材料熔點(diǎn)更高，在流動(dòng)前沿與有機(jī)板接觸時(shí)，兩種材料可以實(shí)現(xiàn)最佳的融合效果。
經(jīng)過測(cè)試驗(yàn)證，全自動(dòng)化生產(chǎn)的最佳二次成型工藝順序：首先，將平坦的有機(jī)板在紅外(IR)爐中加熱；隨后，將其插入模具的第一站進(jìn)行熱壓成型。然后開模，旋轉(zhuǎn)單元將成型后的毛胚轉(zhuǎn)移到第二腔室，進(jìn)行模內(nèi)二次注塑。與此同時(shí)，新的有機(jī)板在前置站點(diǎn)插入，為下一輪的熱成型作業(yè)做好準(zhǔn)備，確保了生產(chǎn)流程的連續(xù)性和效率。
快速注塑成型相較于金屬加工以及反應(yīng)成型工藝，成型周期時(shí)間短，使用FiberForm工藝每小時(shí)可以生產(chǎn)多達(dá)40個(gè)復(fù)合窗口件。
FiberForm工藝所使用的熱塑性塑料不僅具備焊接性，還擁有高沖擊強(qiáng)度，且能夠承受高溫、化學(xué)腐蝕和環(huán)境影響，同時(shí)具備阻燃特性，展現(xiàn)了其在空中交通領(lǐng)域制造中的廣泛應(yīng)用潛力。
采用FiberForm工藝制造的復(fù)合材料窗口板，與金屬制窗口(590克)相比，重量減輕了約20%。開發(fā)團(tuán)隊(duì)正不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，目標(biāo)是使產(chǎn)品重量比金屬版本輕約40%，實(shí)現(xiàn)顯著的輕量化制造。
在空中交通等安全至關(guān)重要的應(yīng)用領(lǐng)域，生產(chǎn)過程的可追溯性是至關(guān)重要的。克勞斯瑪菲dataXplorer提供了一個(gè)卓越的解決方案，能夠每20毫秒記錄并存儲(chǔ)超過500個(gè)信號(hào)，確保了制造過程的透明性和可追蹤性。
下一步，NIAR計(jì)劃對(duì)窗口板進(jìn)行深入的功能測(cè)試，確保滿足包括耐久性在內(nèi)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，為批量生產(chǎn)做好準(zhǔn)備。這一合作成功實(shí)現(xiàn)了雙方共贏：NIAR成功將汽車制造技術(shù)引入空中交通領(lǐng)域，而克勞斯瑪菲則在該領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)得到了進(jìn)一步的豐富和擴(kuò)展。
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