Materiały termoplastyczne w przemyśle lotniczym to przyszłość

Materiały termoplastyczne w przemyśle lotniczym. Nadchodzi rewolucja?

Hiszpańscy naukowcy badają materiały termoplastyczne do zastosowania w przemyśle lotniczym i kosmicznym. To działania w ramach programu Unii Europejskiej Horyzont 2020.

Projekt HITCOMP (High Temperature Characterisation and Modelling of Thermoplastic Composites) jest koordynowany przez inżynierów z Uniwersytetu Karola III w Madrycie (UC3M). To może być przełom w przemyśle lotniczym, ale i kosmicznym.

Trzeba wiedzieć, że w tych sektorach zazwyczaj wykorzystuje się niskogramaturowe, termoutwardzalne kompozyty z tworzyw sztucznych, znane również jako kompozyty na bazie żywic epoksydowych. Materiały te nie są tak odporne na wysokie temperatury, jak metalowe części samolotów, co może zagrażać bezpieczeństwu pasażerów. Zespół koordynujący projekt HITCOMP zaproponował alternatywę: zastosowanie materiałów termoplastycznych na bazie żywic PAEK.

Czytaj też: Samoloty hipersoniczne powracają

Badania wykazały, że elementy wykonane z tworzyw termoplastycznych są z punktu widzenia właściwości termicznych bardziej efektywne niż kompozyty termoutwardzalne. Można je ponownie odlewać, kształtować, przetwarzać i poddawać recyklingowi, bez konieczności stosowania dodatkowego procesu utwardzania. Materiały takie są znacznie bardziej uniwersalne, tańsze i bardziej przyjazne dla środowiska niż konwencjonalne kompozyty. Charakteryzują się też dłuższym okresem eksploatacji dzięki dużej sprężystości. Wprowadzenie takich materiałów do branży lotniczej oznacza, że samoloty będą bezpieczniejsze i lżejsze, a przy tym zużyją mniej paliwa.

Aby wykorzystać tworzywa termoplastyczne w przemyśle lotniczym, konieczne jest określenie ich zachowania pod wpływem ciepła, ognia i obciążeń mechanicznych. Projekt HITCOMP zakłada stworzenie laboratorium badawczego, w którym zastosowano nowe techniki termografii w podczerwieni w celu uzyskania dokładnych pomiarów podczas prób ogniowych.

Sektor lotniczy przechodzi obecnie transformację w kierunku samolotów o napędzie bardziej elektrycznym. Wiąże się to z większą ilością ciepła, a w końcu źródeł ognia, co zwiększa efekt nagrzewania konstrukcji. W tym kontekście nasz projekt ma na celu stworzenie innowacyjnej metodologii, która pozwala na scharakteryzowanie tworzyw termoplastycznych przy mniejszym zaangażowaniu środków oraz poprawia przewidywanie ich zachowania i odporności w przypadku poddania ich obciążeniom mechanicznym lub działaniu ognia i wysokich temperatur.

Fernando López, główny badacz i koordynator projektu HITCOMP z Wydziału Fizyki UC3M

Wdrożenie materiałów termoplastycznych do branży lotniczej „znacznie zmniejszy liczbę testów walidacyjnych, które są obowiązkowe i znacznie zwiększają koszty oraz opóźniają zatwierdzanie tego typu materiałów w przemyśle”. Sprzęt do testów został już przekazany firmie Airbus.