為什麼用壓縮成型不連續長纖維(DLF)的複合材料來替代金屬?

複合材料優良的性能、使用壽命及製造優勢讓這種材料在新的航空平台中一直不斷取代金屬材料。複合材料通常被指定用於大型一級和二級結構應用,因為它具有更低的重量、設計自由度和更長的使用壽命,因此更具成本效益。 However, many metallic components still remain on the aircraft, at least in part due to a product capability gap for metal-replacement of 3D complex-shape parts, such as structural brackets, fittings, clips, or other components where injection molding lacks sufficient performance, but use of traditional continuous fiber composite materials is impractical (or impossible) due to the complex component geometry.

不連續長纖維

壓縮成型不連續長纖維 (DLF) 複合材料的目的為填補半結構或結構複雜零件的金屬替代應用的缺口。DLF 材料是將高纖維含量且符合航空航標準的單向預浸帶切成「薄片」或「碎片」所生產。這些「薄片」在進行加重後再送入壓縮模型槽。壓縮成型過程中的熱及壓力用來融化熱塑性基質以進行流動。PEEK熱塑性樹脂的高黏度在整個模具中均勻分佈強化纖維,進而形成具有一致纖維/樹脂級分的漫向性分布纖維複合材料。此過程中可以生產高度複雜的形狀,而無需傳統的手工堆疊程序,同時,許多組件可以成型為淨形或近淨型成形,減少了加工或飾面加工要求。螺紋嵌件、襯套或其他金屬部件也可以結合到成型過程中,進一步減少二次操作的需要。

金屬替代複合材料

薄片中有什麼?

航空應用中用於DLF材料的基體聚合物可以是熱塑性(通常為PEEK或PEKK)或熱固性(通常為環氧樹脂)。 Greene Tweed格瑞特維在我們的Xycomp® DLF®中使用PEEK及PEKK熱塑性基料,其原因如下:

  • 與環氧樹脂相比,熱塑性基體本身具有的韌性可提高損壞公差
  • 與環氧樹脂相比,吸濕量極低,可降低熱/濕影響至最小
  • 極佳的火焰/煙霧/毒性表現,超過所有 FAA、EASA 和 OEM對室內裝潢應用的要求
  • 最佳防火性能,符合5分鐘及15分鐘燒穿要求
  • 與典型環氧樹脂相比,具有更高的長期運轉溫度的能力
  • 對於一般的航空液體具有優良的抗性
  • 高樹脂黏度度,在加工過程中最大限度地減少纖維/樹脂分離,並在整個最終成型零件中均勻分佈纖維/樹脂
  • 簡單的再生過程,廢料處理及報廢處理符合環保

隨著航空結構採用複合材料的步伐日益加快,市場上需要一種具有成本效益的複合材料特性,以加速消除複雜的3D形金屬界面組件,同時還具有輕盈、消除腐蝕、零件整合和其他既定的複合材料優點。壓縮成型DLF 複合材料提供了一種可隨時投產的可行選項來解決這種「金屬替代缺口」,目前在幾個主要商用飛機平台上的生產服務中都有應用。

 

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