Récemment, les composites thermoplastiques ont franchi une étape importante que peu ont remarquée. Gulfstream Aerospace (Savannah, GA, USA) a livré le 300th Gulfstream 650. Lancé en 2012, ce biréacteur d'affaires bimoteur est le premier avion commercial à utiliser une surface de contrôle critique en composites thermoplastiques.
Pendant des décennies, Airbus (Toulouse, France) a utilisé avec succès des composites thermoplastiques à la pointe de sa famille d'avions A300, mais ce ne sont pas des surfaces de contrôle critiques. Si le bord d'attaque tombe de l'avion, alors l'avion n'est toujours pas un problème et tout le monde est en sécurité. Si la surface de contrôle critique échoue, la probabilité d'un atterrissage catastrophique augmentera considérablement.
Les composites thermoplastiques n'ont pas été considérés pour une utilisation dans des composants structuraux critiques ou majeurs dans les aéronefs pendant de nombreuses années. Il y a plusieurs raisons à cela. Tout d'abord, les plastiques thermodurcissables se trouvent dans la zone de confort de nombreuses personnes - ils sont structurellement stables et possèdent une base de données de permis de vol depuis plus de 40 ans. L'application de composites à fibres continues se fait presque entièrement autour de la construction de résine thermodurcissable. Les principaux fabricants de composites utilisent des autoclaves (maintenant des fours OOA) et d'autres équipements à capital thermodurci. En plus des bases de données et des équipements dédiés aux thermodurcissables, la plupart des ingénieurs composites vivent dans des zones de confort thermodurcies tout au long de leur carrière. Ils ont conçu ou personnalisé un processus autour d'un petit nombre de préimprégnés certifiés en vol. Les techniciens d'atelier sont des spécialistes de l'ensachage sous vide basés sur le collage ou d'autres procédés pour l'utilisation de thermodurcissables. Les clients ne veulent utiliser que des plastiques thermodurcissables car ils ne connaissent rien aux matériaux "exotiques" appelés thermoplastiques.
Dans une communauté inévitable, cette zone de confort est la principale raison de la lenteur des progrès de l'industrie aérospatiale dans l'utilisation des avantages des thermoplastiques. Même lorsque la porosité du préimprégné thermoplastique est inférieure à 0,5%, dont certaines sont identiques, et que les pièces AFP fabriquées à partir du préimprégné ont une porosité similaire, certaines personnes souhaitent toujours placer la pièce finale dans l'autoclave pour assurer la consolidation. Oups, même certains ingénieurs qui maîtrisent les composites thermoplastiques aiment assurer la sécurité de l'intégration grâce aux autoclaves. Si un composite thermoplastique est trouvé dans la base de données, il peut s'agir d'un PEEK consolidé en autoclave. Lorsque vous faites cela, vous perdez l'avantage de prix des thermoplastiques.
Retournez à la G650. La gouverne de profondeur et la gouverne de profondeur sont fabriquées en composite fibre de carbone / PPS, puis assemblées par induction à l'aide de procédés certifiés FAA. Cette phrase décrit trois jalons liés à ces parties. Premièrement, les gouvernes de profondeur et les safrans sont essentiels au maintien du contrôle de l'aéronef, et la FAA ne les certifiera pas s'il n'y a pas de preuve de performance substantielle. Deuxièmement, l'utilisation de PPS (pas de polycétones) dans les parties critiques est presque impensable lors de la conception de ces structures. Bien sûr, le PPS a été utilisé pour le bord d'attaque, mais la température de transition vitreuse (Tg) de la résine n'est que de 90 ° C. Par une chaude journée d'été dans le désert de Mojave, sur les avions proches de l'échappement du moteur, on peut déterminer que la température de surface du matériau sera dangereusement proche de 90 ° C.
Heureusement, les PPS (et les polycétones) sont des polymères semi-cristallins. La structure de la chaîne dans le polymère leur permet de conserver une grande partie de leur résistance et de leur rigidité au-dessus de leur Tg. Inversement, lorsqu'un matériau thermodurcissable tel qu'une résine époxy est exposé à une température supérieure à sa Tg, il se décompose. En fait, le PPS est utilisé depuis de nombreuses années dans les applications automobiles où la densité du véhicule dépasse 140 ° C. Un ingénieur composite plus âgé (comme moi) aurait du mal à choisir un matériau de matrice qui pourrait être plus élevé que sa Tg. Mais certains ingénieurs jeunes et arriviste qui ne connaissent pas mieux le font fonctionner, ce qui est une étape importante.
Maintenant est le troisième jalon. Un avantage majeur des thermoplastiques est qu'ils peuvent être soudés, éliminant le besoin de collage et de rivetage et les problèmes de coût et de poids associés à ceux-ci. Pour les soudures certifiées FAA, les composites thermoplastiques critiques doivent être éprouvés pour répondre aux spécifications à chaque fois. KVE Composites Group (La Haye, Pays-Bas) a utilisé TenCate Advanced Composites pour développer le procédé de soudage (Nijverdal, Pays-Bas) Préimprégné stratifié CETEX pour le fabricant de composants Fokker Technologies (La Haye, Pays-Bas). (Devinez où? Oui, ceux à la pointe de la série A300.) Il suffit d'être certifié par la FAA. (En note, chaque ingénieur composite thermoplastique devrait remercier Dieu pour le néerlandais, mais c'est le thème d'une autre journée.)
Par conséquent, bien que les principaux jalons techniques de Gulfstream aient été en production il y a plus de cinq ans, pourquoi l'industrie des composites aérospatiaux fonctionne-t-elle toujours dans la zone de confort thermodurcissable? L'une des raisons est le manque d'éducation: il y a quelques années, j'ai participé à une table ronde SAMPE avec un professeur d'une grande université américaine, et le programme d'études sur les composites de l'université était lourd. Une de ses diapositives indiquait que les principales surfaces de vol en composites thermoplastiques n'étaient pas utilisées en production. Quand ce fut mon tour, j'ai montré le Gulfstream sur la diapositive et j'ai réalisé que j'avais perdu un ami académique potentiel. Il ne savait pas du tout. S'il vient d'une université européenne, il peut savoir.
Le biais anti-thermoplastique aux États-Unis n'est pas seulement dû au manque de connaissances, mais aussi parce qu'ils ne sont pas dans la zone de confort. Dans les années 1980, les composites thermoplastiques ont été annoncés dans des applications militaires, et quand ils ont échoué, comme la plupart des technologies d'entrée de gamme ont fait quand ils ont essayé, ils ont vraiment mauvaise réputation. Le développement de composites thermoplastiques haute performance aux États-Unis a été réduit. En revanche, Airbus et l'entreprise néerlandaise ont beaucoup investi dans le développement de composites thermoplastiques et ont commencé à utiliser une grande quantité de matériaux dès l'arrivée de l'Airbus A320. D'ailleurs, le gouvernail actuel de Fokker est semblable au gouvernail qui a été mis en production pour plusieurs avions de Gulfstream.
Où est le thermoplastique suivant? Étant donné que les rubans préimprégnés thermoplastiques permettent une automatisation complète des formes complexes, une performance améliorée et une totale recyclabilité (bien que tous ne le croient pas) et une réduction des coûts, ils constituent une approche viable. Récemment, j'ai entendu dire que les corps de fusée faits de composites thermoplastiques avec la pose automatique de fibres doivent toujours être autoclavés pour assurer une consolidation complète. Cette vue ignore deux points clés. Premièrement, certains rubans thermoplastiques de qualité aérospatiale ont une très faible porosité (<0,5%, fabriquée="" aux="" états-unis)="" et="" ne="" feront="" que=""> Deuxièmement, compte tenu des avancées significatives récentes dans l'automatisation du support de l'intelligence artificielle, la gestion de la qualité en temps réel des processus AFP est très réelle et très proche. Pourquoi Toray fait-il cela (le principal fournisseur de préimprégné thermodurci de Boeing) investit plus de 1 milliard de dollars dans le spécialiste des thermoplastiques TenCate Advanced Composites (Morgan Hill, Californie)? Ma prediction? Le fuselage de demain et / ou les nouveaux avions de taille moyenne seront faits de composites thermoplastiques et seront achevés en 2025.
-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- --------------
XIAMEN LFT COMPOSITE PLASTIQUE CO., LTD.
Focus sur (LFT-G, LFRT) R & D et production: PA, PP, TPU, PPS, PBT, PPA, PEI, PEEK fibre de verre longue et fibre de carbone continue d'infiltration thermoplastique composite de renforcement des séries plastiques d'ingénierie.Il peut être utilisé dans l'aérospatiale, l'automobile, l'équipement médical, l'équipement de sport, les appareils ménagers et d'autres pièces semi-structurelles légères et rentables qui nécessitent des marchés à haute performance.
Si vous avez besoin de plus d'informations, n'hésitez pas à me contacter.
Mike Lee
Email: sale02@lfrtplastic.com
Téléphone portable: + 86-180-5026-9764 (wechat / whatsapp / skype)
Site Web: www.lfrt-plastic.com
Ajouter: No.27 route de Hongxi, parc technologique de Tiangong Chuangxin, ville de Maxiang, Xiang'an Dist., Xiamen, Fujian, Chine.
