Tape termoplastik terus menunjukkan potensi aerostruktur komposit
Produksi aerostruktur telah sangat terpengaruh oleh pandemi COVID-19, tetapi upaya kedirgantaraan tidak serta merta mengikuti, setidaknya untuk Web Industries (Marlborough, Mass., AS), sebuah perusahaan yang menawarkan layanan pemotongan pita termoplastik untuk berbagai pelanggan aplikasi. Menurut Grand Hou, direktur global penelitian dan teknologi, kedirgantaraan, upaya penelitian di ruang angkasa, mobilitas udara perkotaan (UAM) dan militer telah berjalan dengan kecepatan penuh untuk memungkinkan pesawat generasi berikutnya - dan komposit, khususnya pita termoplastik, telah kunci dari banyak upaya ini.
Pita termoplastik bukanlah hal baru, tentu saja (lihat CW Pemimpin Redaksi Jeff Sloan "Saya ingin mengatakan dua kata kepada Anda:'Kaset termoplastik'" untuk lebih banyak latar belakang yang berasal dari tahun 1960-an), tetapi beberapa tahun terakhir telah melihat peningkatan minat mereka, terutama untuk komersial dirgantara dan aplikasi berkinerja tinggi lainnya (seperti rusuk untuk program Wing of Tomorrow dan program Demonstrator Pesawat Multifungsi, antara lain). Dibandingkan dengan pita termoset, termoplastik menawarkan keunggulan seperti ketangguhan yang lebih tinggi, daur ulang yang lebih mudah, kemampuannya untuk diproses di luar autoklaf (OOA), dan fakta bahwa mereka dapat disimpan pada suhu kamar.
Web Industries berada di garis depan pengembangan dan aplikasi termoplastik, terutama dengan berbagai kemampuan pemformatannya, yang mencakup pemotongan pita termoset dan termoplastik dari pemasok ke dalam berbagai bentuk dan format untuk memenuhi kebutuhan pelanggan tertentu. Dengan jalur produksi pita slitting yang berbasis di fasilitas AS dan Eropa, kemampuan Web mencakup pemformatan pita termoplastik polieterketon (PEEK), polieterketoneketon (PEKK) dan poliaryletherketone (PAEK), yang paling umum digunakan dalam aplikasi luar angkasa.
TP tape untuk aerostruktur sekunder — dan tantangan di struktur primer
Saat ini, Hou mencatat, sebagian besar aktivitas aerostruktur dalam prepreg termoplastik berpusat pada struktur sekunder seperti klip, panel akses atau substruktur, sementara struktur primer kritis penerbangan seperti sayap dan badan pesawat dibuat dengan komposit termoset atau logam.
“Banyak tantangannya adalah tentang mengelola risiko,” katanya, dan sebagian dari masalah ini secara historis adalah rasa sakit yang berkembang dari prepreg termoplastik dari pemasok. Bahan termoplastik kurang matang dibandingkan pita termoset. Menurut Hou, sementara pita termoset telah memiliki produksi volume besar selama beberapa dekade untuk mencapai skala dan sempurna, bahan termoplastik masih dalam tahap awal penggunaan dalam proses otomatis untuk produksi volume besar.
Namun, Web Industries bekerja dengan berbagai pemasok material komposit, dan Hou mengatakan bahwa konsistensi dan skala material secara keseluruhan telah meningkat pesat selama beberapa tahun terakhir. Lebar material, panjang, ketebalan, tegangan serat dan keseragaman resin semuanya jauh lebih konsisten dan berkualitas lebih tinggi saat ini, katanya.
Faktor penghalang lain untuk membuat struktur primer termoplastik yang lebih besar adalah bahwa bahan termoplastik cenderung lebih mahal daripada termoset. “Ini tidak akan diadopsi secara lebih luas jika tidak ada keunggulan biaya secara keseluruhan,” Hou mengakui, mencatat bahwa kolaborasi dan bantuan teknis sangat penting untuk membantu menurunkan biaya proses. “Kami dapat mencapai solusi yang lebih baik ketika semua orang bekerja secara kolaboratif dari tahap awal proyek hingga akhir untuk mencapai tujuan bersama.”
Fleksibilitas proses dan penyesuaian material
Secara keseluruhan, Hou melihat banyak potensi dan peningkatan aktivitas untuk pita termoplastik sekarang dan di masa depan, dengan fleksibilitas menjadi salah satu titik kritis utama bagi pelanggan.
Saat ini, pita termoset terbatas terutama pada penempatan serat otomatis (AFP), dengan keterbatasan persyaratan suhu penyimpanan dan penyembuhan autoklaf. Termoplastik dapat memungkinkan pendekatan proses yang lebih fleksibel serta pemrosesan OOA, kata Hou, termasuk format pita untuk peletakan pita otomatis (ATL), dan filamen untuk pembuatan aditif.
Menurut Web Industries, pemformatan skala komersial dan solusi rantai pasokan akan sangat penting dalam menyediakan pita celah termoplastik yang dibutuhkan oleh pembuat aerostruktur untuk mendukung tingkat pembangunan industri yang diproyeksikan.
Prepreg termoplastik juga dapat disesuaikan untuk aplikasi tertentu. Menurut Hou, pengguna akhir ingin mencocokkan materi dengan setiap aplikasi. Karena termoplastik sangat mudah beradaptasi, format tertentu dapat dikembangkan untuk bagian tertentu, katanya, memaksimalkan penggunaan material dan mengurangi biaya hilir pelanggan. Dengan UAM, luar angkasa dan militer menjadi area aktivitas yang tinggi, Ashley Graeber, direktur penjualan dan pengembangan bisnis baru, mencatat bahwa aktivitas sedang disesuaikan per proyek, bukan per program pesawat.
Memformat bahan termoplastik untuk aplikasi tertentu juga membantu mengurangi limbah, kata Jason Surman, VP penjualan, kedirgantaraan. Dalam industri kedirgantaraan, rasio beli-untuk-terbang, yang merupakan rasio bahan mentah dengan massa bagian yang sudah jadi, merupakan perhatian utama. Tujuannya adalah untuk memiliki rasio beli-untuk-terbang sedekat mungkin dengan 1:1, yang berarti ada sedikit bahan limbah. Materi yang tepat dalam format yang tepat untuk aplikasi yang tepat dapat secara drastis mengurangi pemborosan, catat Surman. Dalam industri kedirgantaraan, 30% limbah adalah “hal yang biasa”, katanya, dan untuk mendapatkan limbah di bawah tingkat itu memerlukan upaya kolaboratif dari semua pihak.
“Menyatukan bahan dengan proses sangatlah penting,” tambah Surman, “dan pita termoplastik muncul sebagai solusi yang memungkinkan bagi produsen aerostruktur.”
