圖1NIAR熱塑性包覆成型的窗蓋

該項目由NIAR航空航天系統先進技術實驗室(ATLAS)牽頭，將生產時間從100小時縮短至2分鐘，標志著航空航天制造效率的提升。NIAR表示，通過整合兩種關鍵的聚合物加工技術，該工藝能夠生產高性能、輕量化的部件，并具有更高的設計靈活性和成本效益。

 

圖2熱塑性窗蓋成品

此項研發是美國空軍研究實驗室 (AFRL)經濟實惠的可持續復合材料制造計劃的一部分，并通過與 Joby Aviation、豐田、克勞斯瑪菲、威格斯 和Prospect Mold等業界的合作得以實現。

“這是一個極具挑戰性的部件，傳統上是用金屬坯料加工而成——這一工藝會去除超過80%的材料，耗時超過100小時，”NIAR ATLAS 主任 Waruna Seneviratne 博士說道。“相比之下，這個熱塑性[復合材料]部件由一塊扁平的熱塑性有機板在不到2分鐘的時間內成型。每個合作伙伴的專業知識對這一成功都起到了至關重要的作用。”

 

圖3熱塑性有機板加熱

2024年，NIAR研究人員與克勞斯瑪菲合作，開發了一種熱塑性包覆成型的窗蓋，用于將乘客窗蓋轉換為貨物窗蓋，生產時間僅為90秒。最終，該部件的重量比金屬部件減輕了20-30%，成本降低了一半。

Seneviratne 補充道：“這些進步凸顯了汽車成熟的包覆成型技術在高速生產主要和次要飛機結構方面的潛力。”

 

圖4送入注塑模具注塑加強部分

該項目還擴大了與Fill Engineering的合作，旨在開發一個用于肋骨結構生產的全集成制造單元。該系統將包括材料準備、膠帶鋪設、超聲波點焊、固結、有機板修邊和包覆成型。該生產單元計劃于2025年秋季在NIAR投入使用。

此外，研究人員已將研究范圍擴大到熱、物理和機械測試，以驗證工藝的可重復性并確保零件質量。NIAR 表示，這些努力將為飛機包覆成型結構提供重要的認證指導。

 

圖5成品從注塑機中取出

Seneviratne 表示：“NIAR 的工作與航空航天業持續向可持續、高性能材料和先進制造技術的轉變相契合，這些技術旨在提高效率并降低成本。隨著高速生產方法的持續發展，此類創新可能在未來航空航天制造業中發揮關鍵作用。”