Τα σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα είναι πολλά νήματα από ανθρακονήματα διατεταγμένα σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση και στη συνέχεια αναμιγνύονται με ρητίνη, κεραμικά, μέταλλα και άλλα υποστρώματα. Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά μεταλλικά υλικά, τα σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα έχουν τα πλεονεκτήματα της χαμηλής πυκνότητας, της υψηλής ειδικής αντοχής/ακαμψίας, της αντοχής στη διάβρωση, της αντοχής στην κόπωση, της αντοχής σε υψηλή θερμοκρασία, της εύκολης σχεδίασης και της εύκολης έως μεγάλης κλίμακας ολοκληρωμένης επεξεργασίας χύτευσης.
Σήμερα, η αγορά γιατρισδιάστατη εκτύπωσηΗ Composites από ανθρακονήματα αρχίζει να αυξάνεται σε όγκο παραγωγής και η Arris Composites συνεργάζεται με την Airbus για την έρευνα σύνθετων υλικών για να ελαφρύνει τους βραχίονες καμπίνας.
Προοπτικές βιώσιμης ανάπτυξης
Υπάρχουν τρεις κύριες τάσεις στην ανάπτυξη της τρισδιάστατης εκτύπωσης σύνθετων υλικών, η μία είναι ότι θα υπάρξει εκβιομηχάνιση διεργασιών και συστημάτων και ο συνδυασμός ανάπτυξης υλικού και λογισμικού θα υποστηρίξει περισσότερο τη μαζική παραγωγή. Ο δεύτερος είναι περισσότερος έλεγχος αισθητήρων του συστήματος για έλεγχο διεργασιών σε πραγματικό χρόνο - η θερμική, διαστατική και οπτική ανίχνευση βελτιώνει τις ανοχές διεργασίας. Τρίτον, το νέο λογισμικό που χρησιμοποιείται για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας των λειτουργιών τρισδιάστατης εκτύπωσης (π.χ. ροές εργασιών προεπεξεργασίας, διαχείριση εργασιών, κ.λπ.) είναι πιο ώριμο και επομένως πιο εις βάθος για νέο σχεδιασμό και προσομοίωση εξαρτημάτων πολλαπλών υλικών.
Βιώσιμη ανάπτυξη του κλάδου των αεροπορικών ταξιδιών
Η Arris Composites, με έδρα το Galley των ΗΠΑ, αποκάλυψε ένα ερευνητικό πρόγραμμα με την Airbus που επικεντρώνεται στην παραγωγή στηριγμάτων καμπίνας. Το έργο στοχεύει να οδηγήσει σε σημαντική μείωση των εκπομπών των αερομεταφορών με τη χρήση καινοτόμων μεθόδων και υλικών κατασκευής, συμπεριλαμβανομένων των σύνθετων υλικών.
Σύμφωνα με την Arris Composites, η αντικατάσταση του μεταλλικού βραχίονα (220 γραμμάρια) με τοπολογικά βελτιστοποιημένα, ευθυγραμμισμένα σύνθετα εξαρτήματα συνεχών ινών (50 γραμμάρια) οδήγησε σε μείωση βάρους περισσότερο από 75 τοις εκατό. Η μείωση βάρους μεταφράζεται επίσης σε εξαιρετικά βελτιστοποιημένη εξοικονόμηση καυσίμου, καθώς εκατοντάδες από αυτούς τους βραχίονες αποτελούν μέρος ενός μόνο αεροσκάφους.
Η απώλεια βάρους είναι ακόμη πιο σημαντική αν το δει κανείς από μια ευρύτερη οπτική γωνία. Εάν κατασκευάζονταν 100 αεροσκάφη το χρόνο με 500 βραχίονες ανά αεροσκάφος, συν 50,000 ελαφρύτερες αγκύλες, αυτό θα βοηθούσε στην εξοικονόμηση 113 εκατομμυρίων μετρικών τόνων καυσίμου και 357 εκατομμυρίων μετρικών τόνων εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα κατά τη διάρκεια ζωής του αεροσκάφους.
Σύμφωνα με την Airbus, ο βιονικός σχεδιασμός, η τοπολογική βελτιστοποίηση και τα προηγμένα σύνθετα υλικά είναι το μέλλον. Συνδυάζοντας τα οφέλη της τρισδιάστατης εκτύπωσης με τα οφέλη των Composites, η Arris Composites βοηθά τη βιομηχανία να συνδυάσει ιδανικά αυτά τα σχέδια και υλικά για να κατασκευάσει το μέλλον της πτήσης.
Επιπλέον, η τεχνολογία χύτευσης προσθέτων της Arris Composites, η οποία συνδυάζει την κατασκευή πρόσθετων και τις διαδικασίες χύτευσης με συμπίεση υψηλής ταχύτητας, θα έχει τεράστιο αντίκτυπο στα ανταλλακτικά και τις μελλοντικές δομές αεροσκαφών, αποδεικνύοντας ότι είναι δυνατή η μείωση των εκπομπών άνθρακα. Η ίδια η Airbus έχει δεσμευτεί να εξερευνήσει τέτοιες τεχνολογικές διαδρομές για να υποστηρίξει το όραμα για πιο βιώσιμα αεροπορικά ταξίδια για τις μελλοντικές γενιές.