轻质和高强度材料已成为航空业高端应用不可或缺的材料。在每千克客机中,这就是为什么金属越来越多地被塑料解决方案所取代,同样在室内设计中也是如此。

Bucher和Ensinger开发了基于复合材料的系列生产组件-复合材料网

特别是,热塑性复合材料使公司能够减轻飞机的重量,而不需要在机械性能方面做出妥协。Bucher Leichtbau和Ensinger公司的一个项目表明,转向纤维增强复合材料可以提供额外的技术优势。Bucher Leichtbau总部位于瑞士Fällanden,是飞机内饰和汽车设备专家。除其他外,公司集团的航空部门开发和生产客机的厨房和橱柜。这种类型的完整模块可以承受相当于其自身重量八倍的负载,并且必须能够承受至少是重力加速度的九倍的加速度。在这里,区分飞行载荷(正常飞行条件,如起飞,着陆,湍流)和紧急着陆载荷(受控紧急着陆或中止起飞)。所生产的模块所需的最短使用寿命,例如空客和波音的25年。

初始情况:材料和安装成本
出于安全原因,商用航空中用于电气插入式连接的所有金属安装件必须接地。在Bucher铝制厨房中具有导电的支撑结构,配备有必要的防腐措施的现有紧固螺钉通常就足够了。

但是,如果金属连接器安装件位于厨房中的非导电结构上,则需要额外的电缆用于电气接地。该接地电缆必须定期固定,这需要额外的紧固螺纹,间隔螺栓,电缆夹和螺钉。

除了电缆布线的材料输入之外,规划和安装也会产生高成本:设计工作包括在电路原理图中输入; 此外,必须在每个接地电缆的测试计划中定义电阻测量。这也必须包含在相关的维护指南和操作说明中,以及授权文件中。在生产过程中,必须记录接触电阻,并在每个接地连接处涂上防腐蚀涂层。

金属替代品不需要接地
如果先前由金属制成的连接器安装件由非导电变体替换,则可以完全消除接地连接中涉及的工作和成本。然而,由于工作温度和防火安全要求,不可能使用低成本的标准塑料。

对于Bucher来说,备受追捧的技术替代方案需要能够一对一地更换大量现有的铝板部件,以便最大限度地减少转换时的工作和成本。为了满足这种要求,需要刚性的高强度材料。

由于不同连接器安装件的数量相对较少,因此无法选择具有高工具成本的解决方案。使用纤维增强热塑性片材制成的局部改造部件的初步试验在改造区域没有显示出令人满意的结果。

热塑性复合材料部件
这一突破是在与Ensinger GmbH的第一次合作中实现的。根据Bucher的要求规范,Otelfingen(瑞士)复合材料部门在热塑性纤维增强复合材料的基础上开发出一种解决方案。选择用于航空工业的预浸料用玻璃纤维和PEI基质(聚醚酰胺)作为材料。经过短暂的优化阶段,可以制造出第一批系列生产的零件。由于采用了专业的加工技术,Ensinger的两个工厂都参与了连接器安装的生产:
在Otelfingen工厂,Ensinger的复合材料专家从PEI预浸料生产出有角形状的半成品零件。与可比较的部件不同,这些坯料不会从厚的层压板切割成型并热成型,而是使用单独的预浸料层,在工具中压制成限定的形式。除此之外,该过程还具有降低回弹效果的优点。

纤维复合材料部件的CNC加工在Ensinger的子公司Trig Engineering,位于英国萨默塞特的Bridgwater进行。Trig Engineering专门生产热塑性高性能塑料和复合材料的精密零件,符合航空航天AS9100修订版D标准,是Ensinger国际加工集团的成员。从Otelfingen生产的角坯,Trig Engineering精密加工连接器安装到最终产品规格。

对于大多数紧固支架,有多个版本具有不同的尺寸。由于工艺灵活,还可以生产高质量,特殊设计的轮廓或钻孔,并且交货时间短。

新塑料安装件的制造成本明显高于之前的铝制版本。然而,在工程设计和机柜生产方面的节省意味着新解决方案仍然更加简单明了,而且总体上更具成本效益。由于使用复合材料组件,厨房更轻,航空公司长期受益。因为每公斤额外的重量不需要进入空气中可以节省金钱。

得益于Ensinger的瓶坯技术,在生产角度时也可以实现壁厚的差异。因此,以与叉形分支类似的方式,可以增强高应变下的拐角部分,而在不具有高应变的部分(例如,在臂上),可以节省材料。制造技术被称为“近净形状”过程。根据部件的几何形状,采用这种技术可以显着节省材料和重量 - 同时保持相当的强度和刚度。