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 （法國圖盧茲市）空中客車公司的子公司（德國施塔德市，CTC）復(fù)合材料技術(shù)中心有限公司2013年的研究結(jié)果，找到了高效低成本制造碳纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP）夾層結(jié)構(gòu)的方法。



復(fù)合材料技術(shù)中心有限公司是空中客車公司的子公司，專業(yè)從事開發(fā)低成本并且適用于大規(guī)模批量生產(chǎn)的復(fù)合材料技術(shù)。2013年，CTC公司開展了一些研究，探索高效低成本制造CFRP（碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料）夾層結(jié)構(gòu)的方法。（德國達(dá)姆施塔特市）贏創(chuàng)向CTC公司提交了其新款ROHACELL HERO PMI（聚甲基丙烯酰亞胺，高斷裂延伸率泡沫）閉孔泡沫的樣品，用于評(píng)價(jià)這種新型芯材替代傳統(tǒng)蜂窩芯材的效果。

贏創(chuàng)通過不懈的努力，開發(fā)出了這種新的優(yōu)質(zhì)PMI泡沫產(chǎn)品，能夠效仿蜂窩芯材的表現(xiàn)模式，即能呈現(xiàn)出可見的鋪層損傷。雖然泡沫塑料的優(yōu)勢(shì)之一是能夠防止水進(jìn)入表面受損的飛機(jī)零部件，但PMI泡沫的最大優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在其他應(yīng)用方面──其比蜂窩芯材產(chǎn)品具有更優(yōu)異的抗沖擊強(qiáng)度，也使飛機(jī)在進(jìn)行維護(hù)和維修時(shí)（MRO），能夠容易地通過目視辨識(shí)飛機(jī)夾層結(jié)構(gòu)的損傷。贏創(chuàng)精心研發(fā)的HERO產(chǎn)品，完全滿足PMI泡沫工作性能的這一要求。

贏創(chuàng)ROHACELL加工部門通過數(shù)控加工，將密度為75千克/立方米的PMI泡沫預(yù)先成形，然后送達(dá)CTC公司。CTC公司評(píng)價(jià)了三個(gè)CFRP（碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料）夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案：

（1）熱壓罐成型、蜂窩夾芯、碳纖維/環(huán)氧樹脂預(yù)浸料；（2）熱壓罐成型、PMI夾芯、碳纖維/環(huán)氧樹脂預(yù)浸料；（3）熱壓罐外固化（OOA）替代法，其特點(diǎn)是PMI芯材鋪疊在碳纖維面蒙皮之間，并采用液態(tài)環(huán)氧樹脂灌注。

方案2和3比方案1顯著減少了制造時(shí)間和成本。方案3是最優(yōu)的，比方案1減少了19%的重量和25%的成本。此外，方案3的制造時(shí)間也縮短了18個(gè)小時(shí)（節(jié)省了43%的制造時(shí)間），因?yàn)槠淙∠速M(fèi)時(shí)的芯材灌封工序，以及預(yù)浸料蒙皮和蜂窩芯材之間的二次膠結(jié)工藝。“制造一個(gè)簡(jiǎn)單部件，就能顯著節(jié)省這么多的時(shí)間和成本。”CTC公司研發(fā)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Remo Hinz介紹說：“隨著零部件復(fù)雜度的提高，能夠節(jié)省的加工時(shí)間和成本呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，說明灌注成型的泡沫芯材夾層設(shè)計(jì)明顯優(yōu)于熱壓罐成型的蜂窩芯材夾層設(shè)計(jì)。”

根據(jù)CTC公司的評(píng)價(jià)結(jié)果，（德國布倫瑞克市）INVENT有限公司成功制造了多尼爾728飛機(jī)的前起落架艙門（左右兩側(cè)艙門），作為技術(shù)展示品。贏創(chuàng)ROHACELL型材部通過數(shù)控加工，將ROHACELL 71 HERO（75千克/立方米密度）預(yù)先成形。該芯材送達(dá)CTC公司后，被鋪疊在干燥的碳纖維織物之間。疊層灌注了（美國康涅狄格州斯坦福德市）赫氏公司經(jīng)空客公司認(rèn)證的RTM 6環(huán)氧灌注樹脂。贏創(chuàng)報(bào)告稱，該P(yáng)MI芯材不但能防止出現(xiàn)蜂窩芯材結(jié)構(gòu)的一些問題（如進(jìn)水等），而且也杜絕了因灌封化合物退化導(dǎo)致的蒙皮剝離現(xiàn)象。

此外，該芯材提高了伸長(zhǎng)率（9-10%）和抗沖擊強(qiáng)度，因此適用于制造飛機(jī)外部的零部件。（德國哈雷市）弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)材料力學(xué)研究所依照ASTM D7766/D7766M-11標(biāo)準(zhǔn)，在35焦耳沖擊能條件下，對(duì)PMI芯材灌注成型層板和原有蜂窩芯材/預(yù)浸料層板的試件，進(jìn)行了沖擊試驗(yàn)。無損檢測(cè)結(jié)果證實(shí)了，各個(gè)試件的損傷尺寸及深度都是相似的。

CTC公司董事總經(jīng)理Axel Herrmann教授總結(jié)道：“從技術(shù)上說，ROHACELL HERO是用來制造夾層結(jié)構(gòu)的更優(yōu)、更安全的材料，因?yàn)槠洳坏诉M(jìn)水問題，而且顯著降低了層間剝離破壞的風(fēng)險(xiǎn)。”因此，贏創(chuàng)與空中客車公司開展合作，目前正在研究一些結(jié)構(gòu)應(yīng)用，并宣布首批采用其PMI泡沫制造的空客飛機(jī)零部件將于2015年投入使用。