Arkema & Hexcel Forge熱塑性塑料革命：HELUES 在巴黎航展上的進展

Arkema(阿科瑪)與Hexcel(赫氏)建立了戰略合作伙伴關系，專注于將熱塑性復合材料轉化為航空航天領域——這一開創性的合作將Hexcel的碳纖維專長與Arkema在PEKK熱塑性塑料領域的領導地位相結合。在2025年巴黎航展上，業界目光被他們的HELUES示范機吸引：這是一種通過單步熱成型-覆模技術制造的PEKK/碳纖維復合材料航空航天組件。這一突破凸顯了熱塑性塑料在飛機制造中的未來潛力，在飛機制造中更輕、更快速且可持續性至關重要。

機遇孕育的戰略聯盟

材料之心的相遇

Arkema與Hexcel合作始于一個共同愿景:采用熱塑性材料，實現可擴展且經濟高效的結構航空航天零件制造。長期以來，Hexcel以其在高性能碳纖維增強方面的專業能力聞名，與Arkema攜手合作，Arkema的Kepstan? PEKK熱塑性樹脂已獲得業界認可。他們攜手著手革新零部件生產—打造一種既能承受航空標準又符合現代制造需求的復合材料。

巴黎航空展揭幕儀式

創新的舞臺

在巴黎航展上，Hexcel展示了HELUES演示機——一個高度先進的組件，由HexPly?單向膠帶和注塑成型的Kepstan? PEKK成型成型，通過單一工藝進行過模處理。最終成果是：一個復雜、承重的航空航天零件在兩分鐘內成型，整合了加強筋和結構特征，之前需要單獨組裝。

技術和諧

這一集成設計優雅地將由HexPly?碳纖維增強PEKK膠帶制成的熱成型UD層壓板與用于結構加強筋的Kepstan? PEKK原位注塑加模融合，完成一次成型作。結果呢？一個完整的結構元件—如應急門面板—集成于一個模具中，省去了多個部件的手工組裝。

熱塑性塑料對飛機原廠的三重優勢

革新生產時間線

傳統熱固性復合材料和金屬組件可能需要數小時甚至數天，而熱塑性復合材料只需幾分鐘即可形成結構組件。該技術將周期時間從數小時縮短至不到兩分鐘，支持雄心勃勃的大規模生產目標—每月可生產多達80至100架窄體噴氣機，這一數字與當前航空公司的制造速度相符。

更高的設計自由度與重量效率

熱塑性塑料可以重新塑形、焊接或修復—無需鉚釘或粘合劑，實現內置加勁筋和弧形墻體等先進幾何設計。這種靈活性使工程師能夠減少零件數量和重量，提升飛機性能和燃油經濟性。

循環與可持續性

熱塑性塑料可再生和回收，支持環境保護。廢棄物和報廢部件可以重新熔煉或重新設計，這與熱固性或鋁不同，鋁材加工密集，且回收率有限。

HELUES 行動：門結構的重塑

案例研究：門面板的重新定義

熱塑性機翼上應急出口門演示器

Arkema和Hexcel示范件取代了傳統組裝的門—由熱成型層壓板和模壓底盤構成—將它們集成為一個結構組件。組裝步驟和緊固件減少了多達90%，消除了人工干預，降低了生產時間和成本。

結構完整性與粘結

Arkema和Hexcel早期測試顯示，層壓板與加強筋的粘結非常出色—這對門載荷轉移和耐用性至關重要。PEKK基體在分子層面與注塑對應體結合，形成均勻的復合結構，能夠承受飛行中所需的應力和振動。

滿足航空業的未來需求

滿足OEM與航空公司期望

Arkema和Hexcel Aircraft的OEM面臨著在降低成本和排放的同時提高生產效率的壓力。高速制造、機器人技術和自動化是必不可少的。熱塑性塑料使無需烘烤、節能的工藝能夠與工業4.0裝配線兼容。

無熱壓罐制造

Arkema和Hexcel跳過了熱固器中耗時耗能的熱壓罐段—從鋪層到固結?；谧⑺苄缘臒崴苄灾圃欤\行在玻璃轉變溫度以下，速度更快且可擴展—非常適合工廠車間自動化。

HELUES：歐洲合作成功

資金與聯盟動態

Arkema和Hexcel項目由德國航空航天中心(DLR)和巴伐利亞州經濟事務部資助，涵蓋了德國空中客車直升機有限公司、拜羅伊特新材料公司、Christian Karl Siebenwurst GmbH & Co. KG以及Incoe公司。這個多行業團隊開發了測試示范機和符合條件的航空制造路徑。

• 德國空客直升機：

• 帶來結構部件和運營驗證的實際需求。

• 拜羅伊特新物質：

• 提供材料科學、層壓板評估和熱塑性塑料專業知識。

• 克里斯蒂安·卡爾·西本沃斯特：

• 連接模具五金、生產策略監督和模具設施。

• Incoe 公司：

• 貢獻集成噴射系統所需的自動化和機器人解決方案。

HELUES 的廣泛應用

更廣泛的機體整合

這種Arkema和Hexcel技術非常適合用于地板梁、隔板、整流罩等——這些領域受益于制造簡化、減輕重量和高結構性能。

跨行業潛力

HELUES風格復合材料不僅限于航空航天，還可支持電動汽車、國防模塊、鐵路運輸和能源設備等高性能部件—任何需要剛性、輕量化和經濟規模的領域。

工業采用的下一步

規模化與商業化

Hexcel和Arkema正準備將Arkema和Hexcel的零部件適配到適合航空航天OEM的大型模具和大規模試點設施。目標是在近期內實現在示范飛機或地面測試裝置中的集成。

認證路徑

Arkema和Hexcel PEKK復合材料必須符合防火性、結構完整性和耐疲勞性等法規和安全標準。正在進行的測試旨在使HELUES零件符合航空航天標準(如FAR、EASA、AS9100)的資格認證。

經濟與環境投資回報

Arkema和Hexcel架構設計旨在降低工具復雜度、浪費和重量，HELUES零部件通過降低制造成本、減少組裝步驟和降低生命周期碳足跡實現投資回報—這些優勢是OEM和運營商共同擁有的。

行業背景與展望

市場預測

Arkema和Hexcel全球熱塑性復合材料市場預計每年增長11%至15%，直至2030年，主要受航空航天、汽車、風能和工業領域的需求推動。在監管壓力推動減排和輕量化的推動下，熱塑性塑料提供了極具吸引力的解決方案。

競爭對手格局

Arkema和Hexcel市場上正在開發其他熱塑性系統，如PEEK或PPS復合材料。但HELUES的方法——復合UD帶、熱塑性加強筋的模內注出以及本地工業合作—在可制造性和集成設計方面樹立了里程碑。

Arkema與Hexcel的戰略優勢

他們將PEKK材料整合進以往的碳纖維市場，利用現有銷售和研發渠道，并通過生產準備解決方案實現差異化—而不僅僅是原材料。HELUES示范件作為航空中可擴展熱塑性復合材料的驗證點。

專家見解與行業評價

一位未參與該項目的頂尖飛機結構工程師表示：“HELUES演示展示了熱塑性復合材料如今的能力。”“采用UD膠帶和覆模加固件的一階成型成型，是門結構的顛覆性創新，我預計這將影響更廣泛的應用?！彪S著OEM看到可重復、快速循環、無熱壓罐的工藝，采用勢頭有望迅速擴散。

展望未來：超越巴黎

近期重點

未來6至18個月內，預計將有更多機身框、檢修面板和暖通空調管道的演示機。Hexcel和Arkema還計劃推出配備機器人物料搬運的自動工作站試點。

長期愿景

通過認證，航空公司可以在2030年代中期采用HELUES零部件。令人興奮的是，同樣的工藝可能會擴展到商用無人機、城市空中出行車輛和衛星——任何需要高性能、輕量化結構的任務。

可持續發展影響

在數千個噴嘴上替換基于熱壓罐的熱固性復合材料，可以節省數百萬千瓦時和噸二氧化碳排放。PEKK的可回收性進一步支持循環材料框架，強化航空航天的可持續性。

HELUES與熱塑性塑料的未來

HELUES在巴黎航展的亮相標志著復合材料發展的一個關鍵時刻。Hexcel和Arkema通過一項結合材料科學與生產效率的演示，推動了航空航天制造業的進步。

通過將UD碳帶與PEKK加強筋的模內注入結合，HELUES實現了不到兩分鐘的循環、整體結構完整性和工業可擴展性—全部無需熱壓罐。隨著空客直升機及其他OEM評估原型機，采用的前景已近。

這一努力標志著航空航天領域的更廣泛變革：復合材料不再是利基材料，而是基礎元素。有了HELUES，熱塑性塑料可以自信地從實驗室工作臺走上生產線—開啟了更輕、更快、更環保的航空時代。

補充資料

Arkema（阿科瑪）的Kepstan? PEKK樹脂與其他PEKK樹脂最大區別是，它的組成中對笨二甲酸（Terephehalic acid）和間笨二甲酸（Isoephehalic acid）的比例可調節。T和I不同比例，生成不同性能：

T/I=80/20， Tg =165°C， Tm=360°C

T/I=70/30， Tg =162°C， Tm=320°C

T/I=60/40， Tg =160°C， Tm=303°C

注：資料來自互聯網。