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विमान के लिए बहुत मजबूत समग्र संरचनात्मक भागों को बनाने के लिए थर्मोसेट कार्बन-फाइबर सामग्रियों पर लंबे समय से निर्भर, एयरोस्पेस ओईएम अब कार्बन-फाइबर सामग्रियों के एक और वर्ग को अपना रहे हैं क्योंकि तकनीकी प्रगति उच्च मात्रा, कम लागत पर नए गैर-थर्मोसेट भागों के स्वचालित निर्माण का वादा करती है। हल्का वजन.

जबकि थर्मोप्लास्टिक कार्बन-फाइबर मिश्रित सामग्री "लंबे समय से मौजूद है", हाल ही में एयरोस्पेस निर्माता प्राथमिक संरचनात्मक घटकों सहित विमान के हिस्सों को बनाने में उनके व्यापक उपयोग पर विचार कर सकते हैं, कोलिन्स एयरोस्पेस की एडवांस्ड स्ट्रक्चर्स यूनिट में वीपी इंजीनियरिंग स्टीफन डायोन ने कहा।

उन्होंने कहा, थर्मोप्लास्टिक कार्बन-फाइबर कंपोजिट संभावित रूप से एयरोस्पेस ओईएम को थर्मोसेट कंपोजिट की तुलना में कई फायदे प्रदान करते हैं, लेकिन हाल तक निर्माता थर्मोप्लास्टिक कंपोजिट से उच्च दरों और कम लागत पर हिस्से नहीं बना सकते थे।

पिछले पांच वर्षों में, ओईएम ने थर्मोसेट सामग्रियों से हिस्से बनाने से परे देखना शुरू कर दिया है क्योंकि कार्बन-फाइबर मिश्रित भाग निर्माण विज्ञान विकसित हुआ है, पहले विमान के हिस्से बनाने के लिए राल जलसेक और राल स्थानांतरण मोल्डिंग (आरटीएम) तकनीकों का उपयोग किया जाता है, और फिर थर्माप्लास्टिक कंपोजिट का उपयोग करना।

जीकेएन एयरोस्पेस ने किफायती और उच्च दरों पर बड़े विमान संरचनात्मक घटकों के निर्माण के लिए अपनी रेजिन-इन्फ्यूजन और आरटीएम तकनीक विकसित करने में भारी निवेश किया है। जीकेएन एयरोस्पेस के होराइजन 3 उन्नत-प्रौद्योगिकी पहल के लिए प्रौद्योगिकी के उपाध्यक्ष मैक्स ब्राउन के अनुसार, जीकेएन अब रेजिन इन्फ्यूजन विनिर्माण का उपयोग करके 17-मीटर लंबा, सिंगल-पीस कंपोजिट विंग स्पर बनाता है।

डायोन के अनुसार, पिछले कुछ वर्षों में ओईएम के भारी मिश्रित-विनिर्माण निवेश में थर्मोप्लास्टिक भागों के उच्च मात्रा में विनिर्माण की अनुमति देने के लिए क्षमताओं को विकसित करने पर रणनीतिक रूप से खर्च करना भी शामिल है।

थर्मोसेट और थर्मोप्लास्टिक सामग्रियों के बीच सबसे उल्लेखनीय अंतर इस तथ्य में निहित है कि थर्मोसेट सामग्रियों को भागों में आकार देने से पहले कोल्ड स्टोरेज में रखा जाना चाहिए, और एक बार आकार देने के बाद, थर्मोसेट भाग को आटोक्लेव में कई घंटों तक इलाज करना होगा। प्रक्रियाओं में बहुत अधिक ऊर्जा और समय की आवश्यकता होती है, और इसलिए थर्मोसेट भागों की उत्पादन लागत अधिक रहती है।

इलाज से थर्मोसेट कंपोजिट की आणविक संरचना अपरिवर्तनीय रूप से बदल जाती है, जिससे उस हिस्से को ताकत मिलती है। हालाँकि, तकनीकी विकास के वर्तमान चरण में, इलाज भी सामग्री को प्राथमिक संरचनात्मक घटक में पुन: उपयोग के लिए अनुपयुक्त बना देता है।

हालाँकि, डायोन के अनुसार, थर्मोप्लास्टिक सामग्री को भागों में बनाने पर कोल्ड स्टोरेज या बेकिंग की आवश्यकता नहीं होती है। उन्हें एक साधारण भाग के अंतिम आकार में मुद्रित किया जा सकता है - एयरबस ए 350 में धड़ फ्रेम के लिए प्रत्येक ब्रैकेट एक थर्मोप्लास्टिक मिश्रित भाग है - या एक अधिक जटिल घटक के मध्यवर्ती चरण में।

थर्माप्लास्टिक सामग्रियों को विभिन्न तरीकों से एक साथ वेल्ड किया जा सकता है, जिससे जटिल, उच्च आकार के हिस्सों को सरल उप-संरचनाओं से बनाया जा सकता है। डायोन के अनुसार, आज इंडक्शन वेल्डिंग का मुख्य रूप से उपयोग किया जाता है, जो उप-भागों से केवल सपाट, स्थिर-मोटाई वाले भागों को बनाने की अनुमति देता है। हालांकि, कोलिन्स थर्मोप्लास्टिक भागों को जोड़ने के लिए कंपन और घर्षण वेल्डिंग तकनीक विकसित कर रहा है, जो एक बार प्रमाणित होने के बाद उसे उम्मीद है कि अंततः उसे "वास्तव में उन्नत जटिल संरचनाओं" का उत्पादन करने की अनुमति देगा।

जटिल संरचनाओं को बनाने के लिए थर्मोप्लास्टिक सामग्रियों को एक साथ वेल्ड करने की क्षमता निर्माताओं को जुड़ने और मोड़ने के लिए थर्मोसेट भागों के लिए आवश्यक धातु के पेंच, फास्टनरों और टिका को हटाने की अनुमति देती है, जिससे लगभग 10 प्रतिशत वजन घटाने का लाभ होता है, ब्राउन का अनुमान है।

ब्राउन के अनुसार, फिर भी, थर्मोसेट कंपोजिट की तुलना में थर्मोप्लास्टिक कंपोजिट धातुओं से बेहतर तरीके से जुड़ते हैं। जबकि औद्योगिक अनुसंधान एवं विकास का उद्देश्य उस थर्मोप्लास्टिक संपत्ति के लिए व्यावहारिक अनुप्रयोग विकसित करना है, जो "प्रारंभिक-परिपक्वता प्रौद्योगिकी तत्परता स्तर पर" बनी हुई है, यह अंततः एयरोस्पेस इंजीनियरों को ऐसे घटकों को डिजाइन करने दे सकती है जिनमें हाइब्रिड थर्मोप्लास्टिक-और-धातु एकीकृत संरचनाएं शामिल हैं।

उदाहरण के लिए, एक संभावित अनुप्रयोग, एक-टुकड़ा, हल्का एयरलाइनर यात्री सीट हो सकता है जिसमें यात्री द्वारा अपने इनफ्लाइट मनोरंजन विकल्पों, सीट लाइटिंग, ओवरहेड पंखे को चुनने और नियंत्रित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले इंटरफ़ेस के लिए आवश्यक सभी धातु-आधारित सर्किटरी शामिल हो। , इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित सीट रिक्लाइन, विंडो शेड अपारदर्शिता, और अन्य कार्य।

थर्मोसेट सामग्रियों के विपरीत, जिन्हें भागों में आवश्यक कठोरता, ताकत और आकार उत्पन्न करने के लिए इलाज की आवश्यकता होती है, डायोन के अनुसार, थर्मोप्लास्टिक मिश्रित सामग्रियों की आणविक संरचनाएं भागों में बनाए जाने पर नहीं बदलती हैं।

नतीजतन, थर्माप्लास्टिक सामग्री थर्मोसेट सामग्री की तुलना में प्रभाव पर कहीं अधिक फ्रैक्चर-प्रतिरोधी होती है, जबकि समान, यदि मजबूत नहीं, संरचनात्मक क्रूरता और ताकत प्रदान करती है। "तो आप [भागों] को बहुत पतले गेज में डिज़ाइन कर सकते हैं," डायोन ने कहा, जिसका अर्थ है कि थर्मोप्लास्टिक भागों का वजन उनके द्वारा बदले गए किसी भी थर्मोसेट भागों से कम होता है, इस तथ्य के परिणामस्वरूप अतिरिक्त वजन में कमी के अलावा थर्मोप्लास्टिक भागों को धातु के स्क्रू या फास्टनरों की आवश्यकता नहीं होती है .

थर्मोसेट भागों के पुनर्चक्रण की तुलना में थर्मोप्लास्टिक भागों का पुनर्चक्रण भी एक सरल प्रक्रिया साबित होनी चाहिए। प्रौद्योगिकी की वर्तमान स्थिति में (और आने वाले कुछ समय के लिए), थर्मोसेट सामग्रियों को ठीक करने से उत्पन्न आणविक संरचना में अपरिवर्तनीय परिवर्तन समतुल्य ताकत के नए हिस्से बनाने के लिए पुनर्नवीनीकरण सामग्री के उपयोग को रोकते हैं।

थर्मोसेट भागों के पुनर्चक्रण में सामग्री में कार्बन फाइबर को छोटी लंबाई में पीसना और इसे पुन: संसाधित करने से पहले फाइबर और राल मिश्रण को जलाना शामिल है। ब्राउन ने कहा, पुनर्प्रसंस्करण के लिए प्राप्त सामग्री उस थर्मोसेट सामग्री की तुलना में संरचनात्मक रूप से कमजोर है जिससे पुनर्नवीनीकृत भाग बनाया गया है, इसलिए थर्मोसेट भागों को नए में पुनर्चक्रित करने से आम तौर पर "एक माध्यमिक संरचना तृतीयक संरचना में बदल जाती है"।

दूसरी ओर, क्योंकि थर्माप्लास्टिक भागों की आणविक संरचनाएं भागों के निर्माण और भागों को जोड़ने की प्रक्रियाओं में नहीं बदलती हैं, उन्हें केवल तरल रूप में पिघलाया जा सकता है और डायोन के अनुसार मूल के समान मजबूत भागों में पुन: संसाधित किया जा सकता है।

विमान डिजाइनर डिजाइनिंग और निर्माण भागों में से चुनने के लिए उपलब्ध विभिन्न थर्मोप्लास्टिक सामग्रियों के विस्तृत चयन में से चुन सकते हैं। डायोन ने कहा, "रेज़िन की एक काफी विस्तृत श्रृंखला" उपलब्ध है जिसमें एक-आयामी कार्बन फाइबर फिलामेंट्स या दो-आयामी बुनाई को एम्बेड किया जा सकता है, जो विभिन्न भौतिक गुणों का उत्पादन करता है। "सबसे रोमांचक रेजिन कम पिघले हुए रेजिन हैं," जो अपेक्षाकृत कम तापमान पर पिघलते हैं और इसलिए इन्हें कम तापमान पर आकार दिया जा सकता है और बनाया जा सकता है।

डायोन के अनुसार, थर्मोप्लास्टिक्स के विभिन्न वर्ग अलग-अलग कठोरता गुण (उच्च, मध्यम और निम्न) और समग्र गुणवत्ता भी प्रदान करते हैं। उच्चतम गुणवत्ता वाले रेजिन की लागत सबसे अधिक होती है, और थर्मोसेट सामग्री की तुलना में थर्मोप्लास्टिक्स के लिए सामर्थ्य अकिलीस हील का प्रतिनिधित्व करती है। आमतौर पर, उनकी लागत थर्मोसेट से अधिक होती है, और विमान निर्माताओं को अपनी लागत/लाभ डिजाइन गणना में इस तथ्य पर विचार करना चाहिए, ब्राउन ने कहा।

आंशिक रूप से इसी कारण से, जीकेएन एयरोस्पेस और अन्य विमान के लिए बड़े संरचनात्मक भागों का निर्माण करते समय थर्मोसेट सामग्री पर सबसे अधिक ध्यान केंद्रित करना जारी रखेंगे। वे पहले से ही छोटे संरचनात्मक भागों जैसे एम्पनेज, पतवार और स्पॉइलर बनाने में थर्मोप्लास्टिक सामग्रियों का व्यापक रूप से उपयोग करते हैं। हालाँकि, जल्द ही, जब हल्के थर्मोप्लास्टिक भागों का उच्च-मात्रा, कम लागत वाला निर्माण नियमित हो जाएगा, तो निर्माता उन्हें अधिक व्यापक रूप से उपयोग करेंगे - विशेष रूप से बढ़ते ईवीटीओएल यूएएम बाजार में, डायोन ने निष्कर्ष निकाला।

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