Временный научный коллектив (ВНК) передовой инженерной школы «Комплексная авиационная инженерия» (ПИШ КАИ) представил результаты исследования в области композитных технологий. Ученые создали принципиально новый способ производства толстостенных и объемно-армированных изделий из полимерных композиционных материалов — он выигрывает у традиционных методов за счет удешевления процесса, скорости и стабильности. Оформлена заявка на изобретение.
Суть инновационного метода в управляемом изменении специального зазора между элементами технологической оснастки на разных этапах производственного процесса. Это позволяет полимерному связующему свободно проникать вглубь армирующей преформы и эффективно удалять воздух, что обеспечивает высокое качество конечного изделия.
Новая технология создает основу для разработки более надежных, легких и долговечных конструкций для авиастроения, судостроения и машиностроения. В их числе — детали сложной кривизны, силовые элементы и узлы, толстостенные обшивки и панели.
Как рассказал руководитель ВНК и специального образовательного пространства ПИШ КАИ «Интенсивное формование ПКМ», научный сотрудник Центра композитных технологий КНИТУ-КАИ Димитрий Константинов, этот способ изготовления изделия предусматривает следующую последовательность операций:
1) специалисты собирают пакет из слоев армирующего волокнистого наполнителя, который укладывают в технологическую оснастку;
2) элементы технологической оснастки смыкают с образованием технологического зазора между формообразующими поверхностями;
3) оснастку подключают к вакуумной системе, проводят вакуумирование до остаточного давления 0,01–0,2 бар и выдерживают при температуре 25–125 °С в течение не менее 10 минут;
4) проводят пропитку трансферным методом сухого армирующего материала полимерным связующим под давлением 1–20 бар;
5) выполняют выдержку при температуре 120–250 °С в течение не менее 30 минут, после чего осуществляют полное замыкание элементов технологической оснастки;
6) проводят выдержку при установленной температуре в течение 30–500 минут, затем охлаждение технологической оснастки со скоростью 0,2–10 градусов в минуту до температуры 20–75 °С;
7) после охлаждения элементы технологической оснастки размыкают и извлекают композитное изделие.
«По мере продвижения процесса зазор постепенно уменьшается вплоть до полного смыкания элементов оснастки. Этот этап создает необходимое давление для качественного уплотнения материала и точного формирования геометрии изделия, — объясняет Димитрий Константинов. — Ключевое преимущество метода состоит в четком разделении во времени двух важнейших процессов — пропитки и уплотнения армирующего материала. Регулируемый зазор выступает в роли активного технологического параметра, позволяя максимально оптимизировать каждый этап производства, и обеспечивает высокую повторяемость характеристик готовых изделий».
По словам специалистов, новая технология заметно повышает однородность структуры материала и одновременно снижает остаточную пористость готовых изделий. Кроме того, метод сокращает время, необходимое для пропитки композитных деталей. Совокупность этих преимуществ создает широкие возможности для производства разнообразных изделий. Ученые отмечают, что разработанный способ поддерживает программу по созданию адаптивного технологического процесса.
С 2025 года проект «Передовые инженерные школы» реализуется в рамках национального проекта «Молодежь и дети».
