克劳斯玛菲FiberForm技术，为空中枢纽插上“可持续羽翼”！
- 来源：克劳斯玛菲FiberForm技术，为空中枢纽插上“可持续羽翼”！
- 2024/5/30 9:51:37
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【塑料机械网 科技创新】随着全球市场空中货运需求的增加，把不再提供最新舒适设施的老旧飞机改造成货机，渐渐地成为一种常见的永久性解决方案。近日，美国NIAR与克劳斯玛菲合作，通过采用FiberForm工艺，实现更经济、更轻量化、更高效的飞机窗口板生产。
美国NIAR是一家将现代复合材料技术应用于空中交通领域的前沿研究机构，特别是在将客运飞机转型为货机的关键技术攻关上。克劳斯玛菲则凭借其在汽车制造领域积累的丰富经验，为空中交通领域注入了新的动力。克劳斯玛菲GX 450注塑机集成FiberForm工艺（热成型技术和注塑成型完美结合工艺），助力NIAR超高速生产飞机窗口板。这一合作标志着两个行业在技术和制造理念上的完美融合，共同促进空中交通领域制造的新发展。
在客运飞机转换为货运飞机的众多任务中，一项关键的变更是将亚克力窗口板替换为金属材质以便于维护工作。然而，这一传统的金属替代方案不仅成本高昂，而且耗时。现在，纤维增强热塑性复合材料提供了一个成本效益更高的解决方案，它在保持相同稳定性的同时，能够实现更低的成本、更轻的重量和更短的加工时间。
位于美国堪萨斯州威奇托州立大学的NIAR及其高级技术实验室ATLAS正致力于解决该领域的一系列挑战。通过与克劳斯玛菲的合作，NIAR在塑料成型技术方面获得了宝贵的专业知识支持，进一步推动了其在空中交通制造领域的创新和发展。
FiberForm，是将一种已完全固化的纤维增强热塑性片材(称为有机板)插入模具中，合模热压成型后采用热塑性基体进行二次成型的工艺。对于飞机窗口板的生产，这一过程是在配备旋转平板的克劳斯玛菲GXW 450-2000/1400设备上完成的。为了深入开发适用于空中交通领域的经济且可持续的制造技术，Dr. Waruna Seneviratne领导的团队正与克劳斯玛菲紧密合作，共同推进这一目标。
通过大量工艺模拟，对零件和工具设计进行优化，NIAR和克劳斯玛菲合作团队开发了一套制造工艺，以确保所生产的零件能够满足严格的技术规范。并通过在制造过程的各个阶段进行细致的检查和验证，这些工艺模拟不仅确保了当前产品的性能，也为这些工具在未来开发中的重复使用奠定了基础。
窗口板的设计保留了原始飞机窗口的椭圆形状，并进行了针对性的设计改进，如增加筋位结构以增强其承压能力。为了满足机械性能的高标准，团队选用了高性能塑料LM-PAEK，并结合AS4碳纤维进行增强，形成16丝聚酯有机板，同时用含30%短切纤维的PEEK材料进行模内筋位注塑，进一步提升产品的耐用性和可靠性。
因PEEK材料熔点更高，在流动前沿与有机板接触时，两种材料可以实现最佳的融合效果。
经过测试验证，全自动化生产的最佳二次成型工艺顺序：首先，将平坦的有机板在红外(IR)炉中加热；随后，将其插入模具的第一站进行热压成型。然后开模，旋转单元将成型后的毛胚转移到第二腔室，进行模内二次注塑。与此同时，新的有机板在前置站点插入，为下一轮的热成型作业做好准备，确保了生产流程的连续性和效率。
快速注塑成型相较于金属加工以及反应成型工艺，成型周期时间短，使用FiberForm工艺每小时可以生产多达40个复合窗口件。
FiberForm工艺所使用的热塑性塑料不仅具备焊接性，还拥有高冲击强度，且能够承受高温、化学腐蚀和环境影响，同时具备阻燃特性，展现了其在空中交通领域制造中的广泛应用潜力。
采用FiberForm工艺制造的复合材料窗口板，与金属制窗口(590克)相比，重量减轻了约20%。开发团队正不断优化设计，目标是使产品重量比金属版本轻约40%，实现显著的轻量化制造。
在空中交通等安全至关重要的应用领域，生产过程的可追溯性是至关重要的。克劳斯玛菲dataXplorer提供了一个卓越的解决方案，能够每20毫秒记录并存储超过500个信号，确保了制造过程的透明性和可追踪性。
下一步，NIAR计划对窗口板进行深入的功能测试，确保满足包括耐久性在内的认证标准，为批量生产做好准备。这一合作成功实现了双方共赢：NIAR成功将汽车制造技术引入空中交通领域，而克劳斯玛菲则在该领域的经验得到了进一步的丰富和扩展。
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