En proces, der forbedrer reparation af kulfiber flykomponenter

Et team fra A*STAR hjælper Singapore virksomheder, der specialiserer sig i vedligeholdelse, reparation, og eftersyn af fly for at uddybe deres forståelse af en teknologi til reparation af højteknologiske kulfiberkomponenter.

Kulfiberstrukturer er stærke nok til at erstatte avioniske dele, der typisk er lavet af stål. Men når de er beskadiget, disse lette materialer kræver specielle reparationsteknikker for at sikre, at de stadig kan bære mekaniske belastninger. Teknikere skærer normalt kileformede stykker fra det defekte sted, og lim i præfabrikerede lapper. Endelig, komponenter placeres i tryksatte ovne kaldet autoklaver for at fjerne flygtige gasser og hærde klæbestofferne.

Autoklave-baserede reparationsteknikker, imidlertid, er upraktiske til vedligeholdelse af ekstra store komponenter, såsom vinger eller flykroppe, som ikke kan fjernes fra flyet. Stefanie Feih og kolleger fra A*STARs Singapore Institute of Manufacturing Technology (SIMTech) har nu undersøgt en teknik til at lappe kulfiberstrukturer, mens de stadig er på plads på flyet.

Holdet studerede en dobbelt vakuumdebulking-proces, der placerer en stiv boks indeholdende en indre fleksibel vakuumpose oven på et plaster. Ved at skabe et andet og anderledes vakuumniveau i dette kammer, flygtige gasser kan hurtigt fjernes fra reparationsmaterialet. Plastret overføres derefter til flyet for at fuldføre hærdningstrinnet.

"Dobbelt vakuumdebulking tilføjer et ekstra trin til et i forvejen meget komplekst reparationsscenarie, " siger Feih. "Reparationsprocesser kræver meget nøjagtig overfladetemperaturkontrol over overflader med generelt komplekse interne funktioner. Udførelse af reparationer i stor skala komplicerer processen yderligere."

Høj porøsitet i det endelige plaster er et væsentligt problem under reparation af kulfiber, fordi hulrum kan mindske den mekaniske styrke. Forskerne fandt ud af, at de klæbende film, der bruges til at binde reparationsplastre, også kan fange flygtige gasser for at skabe yderligere hulrum. Den dobbelte vakuumdebulking-proces, imidlertid, viste sig næsten fuldstændigt at eliminere porøsiteten i både den klæbende film og reparationsplasteret for alle reparationsgeometrier.

"Disse resultater fremhæver, hvorfor du har brug for en højt kvalificeret arbejdsstyrke i en fly-hubby, " siger Feih. "Det er afgørende for at tiltrække operatører til Singapore, og vi påtog os dette projekt for at forbedre forståelsen af ​​reparationsprocesser for kompositstrukturer blandt lokale virksomheder."

Feih og kolleger undersøgte også virkningen af ​​patchgeometri ved mekanisk at teste konfigurationer lige fra simple laminatfilm til mere komplekse kileformer. Her, cirkulære 3-D-reparationer viste sig i sagens natur stærkere end forenklede 2-D-former, når de var under spænding. Yderligere undersøgelse er nødvendig for at bestemme optimale forbedringer under komplekse forhold, der opleves af rigtige komponenter under flyvning.