德开发复合材料部件“激光切割定点修补”工艺
发布时间：2015-06-23 浏览次数：
时至今日，无论飞机还是汽车都越来越依赖纤维增强塑料。宝马i3成为碳纤维复合材料汽车规模应用的开路者，空客旗下A350机型更是有50%采用是复合材料。
“但是复合材料部件的制造过程相对复杂且昂贵。特别是出现损坏需要修复时，费时费力又费钱。”德国航天中心（DLR）结构设计研究所项目负责人Markus Kaden表示说，“一些大型飞机结构的设计寿命大概是30年。一旦中途损坏，最坏的结果很可能整体移除和替换，大大缩短了使用寿命。”
如果发生损坏的是金属结构，通常的做法是对受损区域进行局部切割，替换为相同尺寸的金属块，再进行铆接。DLR研究所据此提出了复合材料零部件的新方法，但考虑到复合材料的特性，对其进行了改良和优化。“在复合材料中，纤维在结构中扮演者承力和提供弹性的作用，粗暴简单的切割和铆接只会进一步损坏纤维，加重伤势。”Karden解释道。“这是和修补金属材料最大的差异。”
新方法分两个步骤：“切割”和“打补丁”。“这两个步骤各有亮点。其一，采用激光切割法。相较于传统方法，激光的使用不会在切割时对部件产生力和热的作用，避免了对部件的二次伤害，同时也省去了事后冷却的环节，减少了工具的损耗。”Karden解释说，“其二，“打补丁”时，仅对“补丁”和结构创面局部加热。方法是通过一块与“补丁”相同尺寸的金属板与“补丁”贴合，在抽真空之后，利用电磁感应对“补丁”进行均匀加热。而后，在高温压力环境下，进行补丁作业。
新方法比传统方法拥有更高的灵活性。传统方法中，或使用烤箱、热压罐对部件整体加热；或利用红外线、加热空气系统局部加热。但无论哪一种，都不能实现针对特定区域的定点加热。而DLR此次开发的新工艺却成功实现了这一点。除此之外，DLR还使用特殊的绝缘层，使局部温度可达到300摄氏度 以上。这样，即便是热塑性复合材料也可以进行修复作业了。
在此基础上，研究人员进一步开发出一款“移动式修复作业操作台”，用以展示新工艺的优势。
来源：玻纤情报网
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