خدمات کامپوزیت

چرا کامپوزیت های ترموپلاستیک ؟

امروزه کامپوزیت های پلیمری در صنایع مختلف هوایی، حمل و نقل و ریلی، سازه ها مورد استفاده قرار می گیرند. نسبت استحکام به چگالی بالا اصلی ترین دلیل استفاده از کامپوزیت هاست. کامپوزیت های پلیمری متشکل از الیاف تقویت کننده (الیاف شیشه، کربن یا ..) و زمینه پلیمری(اپوکسی، وینیل استر، پلی آمید، پلی اتر اتر کتون و ..) می باشند. سابق بر این کامپوزیت های پلیمری ترموست (گرماسخت) در صنایع مختلف استفاده می شد.

امروزه کامپوزیت­های با زمینه ترموپلاستیک (گرمانرم) بطور ویژه در صنایع مختلف مورد توجه قرار گرفته اند. رشد استفاده از کامپوزیت های گرمانرم­ در صنایع مختلف، بدلیل مقاومت به ضربه بالا، استحکام مناسب، مقاومت به خوردگی بالا، پرداخت سطح مناسب، عدم نیاز به پخت و سرعت بالای قالب گیری آن ها، روز به روز در حال افزایش است. نمودار زیر روند رشد استفاده از مواد کامپوزیتی گرمانرم و گرما سخت و مواد فلزی و غیر کامپوزیتی را طی سالهای ۲۰۰۵ تا ۲۰۱۸ و پیش بینی آن را تا سال ۲۰۲۳ در صنعت هوافضا نشان می­دهد. هرچند حجم استفاده از مواد فلزی و کامپوزیت های ترموستی بالا است اما استفاده از کامپوزیت های گرمانرم از سال ۲۰۰۵ میلادی تا ۲۰۱۵ میلادی، بیش از ۴۰۰ درصد رشد داشته است. این در حالی است که استفاده از کامپوزیت های ترموستی طی سالهای ۲۰۱۸ به بعد، رشد بسیار ناچیزی خواهد داشت. شکل ۲، افزایش استفاده از کامپوزیت های ترموپلاستیک در صنعت هوافضا بیشتر در هواپیماهای تجاری (در قسمت سازه و قطعات درون کابین) می باشد.

شکل ۱ مقایسه روند رشد وزنی مواد کامپوزیتی گرمانرم و گرماسخت و مواد غیرکامپوزیتی در صنعت هوافضا در سالهای مختلف

شکل ۲ روند و پیش بینی استفاده از مواد کامپوزیتی گرمانرم در صنعت هوافضا در سال­های مختلف

با افزایش نرخ استفاده از کامپوزیت های ترموپالاستیک، فرآیندهای ساخت مرتبط با آن ها نیز رو به رشد است. فرآیندهای ساخت خارج از اتوکلاو، شکل ۳ سهم فرآیندهای مختلف مورد استفاده در ساخت قطعات هواپیما را در سال­های گذشته و پیش بینی روند استفاده از این فرآیندهای ساخت را در سال ۲۰۲۰ میلادی نشان می­دهد. با توجه به رشد استفاده از مواد کامپوزیتی ترموپلاستیک، فرآیندهای ساخت مرتبط با آن ها نیز روز به روز در حال توسعه است. برای مثال، فرآیندهای AFP، ATL، رشته پیچی ترموپلاستیک و.. همچنین استفاده از روش­های ساخت خارج از اتوکلاو[۱] و استفاده از کامپوزیت­های ترموپلاستیک تقویت شده با الیاف و فرآیندهای ساخت مرتبط با آن در صنعت هوافضا در حال گسترش است. از یک سو استفاده از مواد گرماسخت و فرآیندهای ساخت سنتی مربوط به آن در حال کاهش است.

شکل ۳ مقایسه روند سهم فرآیندهای ساخت در صنعت هوایی و درصد مواد کامپوزیتی مورد استفاده در هواپیما ها در سال­های مختلف و پیش بینی برای سال ۲۰۲۰

شکل ۴ تقویت سازه با لایه پیش آغشته ترموپلاستیک تقویت شده با الیاف ممتد- ناسا

شکل ۵ استفاده از پروفیل های کامپوزیتی ترموپلاستیک در هلیکوپتر UH-60

شکل ۶ استفاده از پیش آغشته های کامپوزیتی ترموپلاستیک CF/PPS در ساخت اجزاء بدنه هواپیمایG650

شکل ۷ قسمتی از بال هواپیمای A380 که از GF/PPS ساخته شده است