Компанія Toray оголосила, що їй вдалося розробити нову технологію виготовлення CFRP, яка, за його словами, дозволяє як покращити точність розмірів, так і заощадити енергію. У майбутньому Toray буде вдосконалювати цю нову технологію і широко використовувати її в основному для літаків, які постійно вимагають більш високої продуктивності та більшої енергозбереження. Крім того, очікується, що ця технологія буде корисною для автомобільного та промислового застосування, а також сприятиме розробці матеріалів CFRP.
Як пояснює Торей, CFRP зазвичай виготовляється за допомогою автоклава (піч високої температури та високого тиску) або печі, де препрег (проміжний матеріал у формі листа) поміщається на форму заздалегідь визначеної форми, а смола в препрегу затверджується за допомогою нагрітого повітря для виготовлення. Звичайна технологія виготовлення має недолік, що вимагає тривалого часу для нагрівання та затвердіння через неефективну тепловіддачу нагрітого повітря та велику теплоємність форми.
Торей зазначає, що існує також проблема точності розмірів деталі, яку потрібно вирішити, особливо для великої, складної форми зі змінною товщиною від місця до місця. Це пов’язано з труднощами контролю розподілу температури в деталі, що, у свою чергу, може спричинити змінні залишкові напруження, а іноді й значно деформувати деталь. У зв’язку з цим, під час остаточного складання кількох частин, таких як головне крило літака, потрібна велика робоча робота шляхом ручної вставки наповнювальних матеріалів, які називаються прокладками, що призводить до більшого часу складання, ніж для виготовлення.
Нещодавно розроблена технологія виготовлення, за словами компанії, забезпечує вирішення проблеми з кількома вбудованими листовими нагрівачами на поверхню модифікатора таким чином, що кожен обігрівач керується окремо. Частина під вакуумом ефективно нагрівається від прямого контакту з нагрівачами, що дозволяє досягти економії енергії. Керування окремими нагрівачами та забезпечення оптимального розподілу тепла в кожному місці забезпечує рівномірне залишкове напруження по всій виготовленій деталі. В результаті деталь може бути виготовлена максимально наближеною до оригінальної конструкції з мінімальними невідповідністю розмірів і розмірів, що вирішує вищезгадану проблему, і очікується, що це зменшить витрати праці та тривалість складання деталі.
Щоб ефективно керувати цією системою опалення, Toray провів спільну дослідницьку програму з Університетом Ехіме та Токійським університетом науки, щоб створити технології моделювання для прогнозування деформації деталей та оптимізації температури нагрівача. Toray об’єднав їх у програму для проектування умов нагріву, яка ефективно мінімізує час виготовлення та похибки розмірів деталей. Toray встановив пристрій для виготовлення прототипу і зараз проводить демонстраційні випробування.
Залежно від форми та розміру деталі, виготовлення великої частини CFRP для літаків за допомогою звичайних автоклавів, печей тощо займає близько дев’яти годин. З іншого боку, як очікується, нещодавно розроблена технологія виготовлення скоротить час виготовлення приблизно до чотирьох. годин. Крім того, ця технологія забезпечує економію енергії приблизно на 50 відсотків у порівнянні зі звичайними методами виготовлення, оскільки не потрібні тиск і нагрівальні середовища, такі як нагріте повітря. Також очікується, що це заощадить час під час складання для корекційних робіт із використанням прокладок через покращену точність розмірів для виготовлення.
