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克勞斯瑪菲FiberForm技術，為空中樞紐插上“可持續(xù)羽翼”！
【塑料機械網(wǎng) 科技創(chuàng)新】隨著全球市場空中貨運需求的增加，把不再提供最新舒適設施的老舊飛機改造成貨機，漸漸地成為一種常見的永久性解決方案。近日，美國NIAR與克勞斯瑪菲合作，通過采用FiberForm工藝，實現(xiàn)更經(jīng)濟、更輕量化、更高效的飛機窗口板生產(chǎn)。
美國NIAR是一家將現(xiàn)代復合材料技術應用于空中交通領域的前沿研究機構，特別是在將客運飛機轉型為貨機的關鍵技術攻關上?？藙谒宫敺苿t憑借其在汽車制造領域積累的豐富經(jīng)驗，為空中交通領域注入了新的動力?？藙谒宫敺艷X 450注塑機集成FiberForm工藝（熱成型技術和注塑成型完美結合工藝），助力NIAR超高速生產(chǎn)飛機窗口板。這一合作標志著兩個行業(yè)在技術和制造理念上的完美融合，共同促進空中交通領域制造的新發(fā)展。
在客運飛機轉換為貨運飛機的眾多任務中，一項關鍵的變更是將亞克力窗口板替換為金屬材質以便于維護工作。然而，這一傳統(tǒng)的金屬替代方案不僅成本高昂，而且耗時。現(xiàn)在，纖維增強熱塑性復合材料提供了一個成本效益更高的解決方案，它在保持相同穩(wěn)定性的同時，能夠實現(xiàn)更低的成本、更輕的重量和更短的加工時間。
位于美國堪薩斯州威奇托州立大學的NIAR及其高級技術實驗室ATLAS正致力于解決該領域的一系列挑戰(zhàn)。通過與克勞斯瑪菲的合作，NIAR在塑料成型技術方面獲得了寶貴的專業(yè)知識支持，進一步推動了其在空中交通制造領域的創(chuàng)新和發(fā)展。
FiberForm，是將一種已完全固化的纖維增強熱塑性片材(稱為有機板)插入模具中，合模熱壓成型后采用熱塑性基體進行二次成型的工藝。對于飛機窗口板的生產(chǎn)，這一過程是在配備旋轉平板的克勞斯瑪菲GXW 450-2000/1400設備上完成的。為了深入開發(fā)適用于空中交通領域的經(jīng)濟且可持續(xù)的制造技術，Dr. Waruna Seneviratne領導的團隊正與克勞斯瑪菲緊密合作，共同推進這一目標。
通過大量工藝模擬，對零件和工具設計進行優(yōu)化，NIAR和克勞斯瑪菲合作團隊開發(fā)了一套制造工藝，以確保所生產(chǎn)的零件能夠滿足嚴格的技術規(guī)范。并通過在制造過程的各個階段進行細致的檢查和驗證，這些工藝模擬不僅確保了當前產(chǎn)品的性能，也為這些工具在未來開發(fā)中的重復使用奠定了基礎。
窗口板的設計保留了原始飛機窗口的橢圓形狀，并進行了針對性的設計改進，如增加筋位結構以增強其承壓能力。為了滿足機械性能的高標準，團隊選用了高性能塑料LM-PAEK，并結合AS4碳纖維進行增強，形成16絲聚酯有機板，同時用含30%短切纖維的PEEK材料進行模內筋位注塑，進一步提升產(chǎn)品的耐用性和可靠性。
因PEEK材料熔點更高，在流動前沿與有機板接觸時，兩種材料可以實現(xiàn)最佳的融合效果。
經(jīng)過測試驗證，全自動化生產(chǎn)的最佳二次成型工藝順序：首先，將平坦的有機板在紅外(IR)爐中加熱；隨后，將其插入模具的第一站進行熱壓成型。然后開模，旋轉單元將成型后的毛胚轉移到第二腔室，進行模內二次注塑。與此同時，新的有機板在前置站點插入，為下一輪的熱成型作業(yè)做好準備，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成型工藝，成型周期時間短，使用FiberForm工藝每小時可以生產(chǎn)多達40個復合窗口件。
FiberForm工藝所使用的熱塑性塑料不僅具備焊接性，還擁有高沖擊強度，且能夠承受高溫、化學腐蝕和環(huán)境影響，同時具備阻燃特性，展現(xiàn)了其在空中交通領域制造中的廣泛應用潛力。
采用FiberForm工藝制造的復合材料窗口板，與金屬制窗口(590克)相比，重量減輕了約20%。開發(fā)團隊正不斷優(yōu)化設計，目標是使產(chǎn)品重量比金屬版本輕約40%，實現(xiàn)顯著的輕量化制造。
在空中交通等安全至關重要的應用領域，生產(chǎn)過程的可追溯性是至關重要的。克勞斯瑪菲dataXplorer提供了一個卓越的解決方案，能夠每20毫秒記錄并存儲超過500個信號，確保了制造過程的透明性和可追蹤性。
下一步，NIAR計劃對窗口板進行深入的功能測試，確保滿足包括耐久性在內的認證標準，為批量生產(chǎn)做好準備。這一合作成功實現(xiàn)了雙方共贏：NIAR成功將汽車制造技術引入空中交通領域，而克勞斯瑪菲則在該領域的經(jīng)驗得到了進一步的豐富和擴展。
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