Rozwój w dziedzinie kompozytowych rozwiązań do naprawy krytycznych części samolotów
W wielu przemysłowych zastosowaniach szeroko wykorzystuje się materiały kompozytowe, które w porównaniu z metalami są bardziej wytrzymałe i oferują zwiększoną wytrzymałość na zużycie. Jedną z takich gałęzi przemysłu jest sektor lotniczy, gdzie materiały kompozytowe pomagają zredukować masę statków powietrznych, przyczyniając się bezpośrednio do obniżenia zużycia paliwa w przeliczeniu na pasażera, a także do obniżenia kosztów. Ten wzrost popytu na kompozyty spowodował powstanie branży zajmującej się ich konserwacją i naprawą. Wspierany przez UE projekt COLOMBUS-2 został zapoczątkowany przez firmę GMI, aby opracować sprzęt niezbędny do naprawy wysokowydajnych spojeń klejonych i inteligentnych łat, umożliwiając monitorowanie stanu struktury krytycznych elementów statków powietrznych. Zespół opracował i przeprowadził walidację nowych rozwiązań naprawy kompozytów dla najnowocześniejszych statków powietrznych wykonanych w całości z materiałów kompozytowych, takich jak A350 i B787. Projekt obejmuje adaptacyjne rozwiązanie grzewcze (AdaptHEAT), nadający się do cięcia koc grzewczy (CONDUCTOR) i przenośny system aplikacji (OLGA). Wraz z dedykowanymi im metodologiami narzędzia te dostarczają globalnej branży lotniczej nowych rozwiązań naprawczych, pomagając zwiększyć wydajność statków powietrznych przy jednoczesnym obniżeniu kosztów. Narzędzia do naprawy materiałów kompozytowych Do uszkodzenia statków powietrznych dochodzi zwykle na skutek czynników zewnętrznych podczas lotu (grad, zderzenia z ptakami itp.) albo na ziemi (zderzenia z pojazdami, uszkodzenia spowodowane przez narzędzia itp.). Czynniki te mogą wywołać uszkodzenia konstrukcji, takie jak wgniecenia, zarysowania czy rozwarstwienie, a w najgorszych przypadkach mogą nawet doprowadzić do powstania dziur, co stanowi poważne zagrożenie bezpieczeństwa. Rozwiązania kompozytowe wykorzystywane w konstrukcji statków powietrznych pozwalają na zaoszczędzenie ponad 50 % kosztów w porównaniu z elementami metalowymi, nie wspominając o ich pozytywnym wpływie na środowisko wskutek redukcji emisji CO2, tlenków azotu i innych zanieczyszczeń. Jednak, aby takie rozwiązania były opłacalne, a samoloty mogły latać zgodnie z harmonogramem, naprawy strukturalne muszą być przeprowadzane szybko, sprawnie i oszczędnie. Naprawa kompozytu polega zazwyczaj na łączeniu i utrwalaniu (polimeryzacji) odpowiednio zaprojektowanej łaty kompozytowej w ściśle określonej temperaturze (zazwyczaj 120-180°C) przez określony czas (zazwyczaj wynoszący ok. 1-2 godzin). Jednakże proces ten wymaga specjalistycznych urządzeń grzewczych, aby osiągnąć pożądaną temperaturę przy bardzo ograniczonych widełkach tolerancji (+/- 5°C) w dowolnym miejscu samolotu. Poza innymi innowacjami, zespół projektu opracował takie adaptacyjne elementy grzewcze (dostosowujące system grzewczy do konstrukcji, a nie odwrotnie), wraz z metodą nadciśnieniowej aplikacji, odpowiednie dla złożonych kompozytowych elementów statków powietrznych. Jak dodaje Roland Chemama, koordynator projektu: „na naszych konkurentach największe wrażenie zrobił nadający się do cięcia koc do napraw CONDUCTOR, którego realizacja była do tej pory niemożliwa biorąc pod uwagę obecny stan technologii. Z praktycznego punktu widzenia, każdy rodzaj docelowej naprawy elementu kompozytowego może zostać przeprowadzony przy użyciu wyposażenia GMI Aero”. Lepsza wydajność statków powietrznych przy niższych kosztach wytwarzania Rezultaty uzyskane przez projekt COLOMBUS-2 wpisują się idealnie w ogólnoeuropejski cel podniesienia bezpieczeństwa i komfortu pasażerów, ograniczenia opóźnień lotów i obniżenia cen biletów lotniczych. Kluczowa jest także kwestia obniżenia poziomu emisji gazów cieplarnianych i hałasu. Ponadto innowacyjne technologie, które zapewniają konkurencyjność branży, przyczynią się bezpośrednio do stworzenia większej ilości miejsc pracy, wzmacniając technologiczną bazę UE i przyczyniając się do ekspansji i wzrostu MŚP skoncentrowanych na rozwoju i badaniach. Biorąc pod uwagę fakt, że rynek lotniczy jest rynkiem ściśle regulowanym, wielozadaniowy zespół zajmujący się pracą nad projektem COLOMBUS-2 opracował dostosowane do potrzeb rynku rozwiązania pozwalające na wprowadzenie ich na rynek w krótkim czasie. W rzeczy samej, niektóre z opracowanych przez nich narzędzi figurują już w podręcznikach napraw strukturalnych kilku znaczących producentów z sektora lotniczego. Myśląc o przyszłości, Roland Chemama stwierdza: „naszym obecnym priorytetem jest dalszy rozwój automatyzacji i standaryzacji napraw, wraz z poszerzaniem gamy struktur nadających się do naprawy, zamiast do wyrzucenia. Skoro samoloty stają się coraz bardziej zaawansowane, ich naprawy także powinny takie być”.
Słowa kluczowe
COLOMBUS-2, kompozyt, metal, statek powietrzny, emisja, utrwalanie cieplne, aplikacja w warunkach nadciśnienia, pasażerowie, wygoda, bezpieczeństwo, naprawa