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文章來源：CompositesWorld
據 Web Industries報告，隨著商業規模的熱塑性復合材料生產的成熟，材料一致性和均勻性的改進提高了產量并減少了質量保證測試負擔。此處顯示的是熱塑性復合材料切縫帶的寬度測試。
航空結構的生產受到 COVID-19新冠疫情的嚴重影響，但航空航天方面的努力不一定會效仿，至少對于 Web Industries（美國馬薩諸塞州馬爾堡）而言，這是一家為各種客戶應用提供熱塑性預浸帶分切服務的公司。據全球研究與技術總監 Grand Hou稱，航天、航空、城市空中交通 (UAM) 和軍事領域的研究工作一直在全力以赴，以實現下一代飛機——復合材料，特別是熱塑性預浸帶，已經其中許多努力的關鍵。
當然，熱塑性預浸帶并不新鮮，但過去幾年中，他們的興趣增加了，特別是對商業航空航天和其他高性能應用（例如明日之翼計劃/Wing of Tomorrow program和多功能機身演示計劃/Multifunctional Fuselage Demonstrator program等）。與熱固性預浸帶相比，熱塑性復材具有諸如更高的韌性、更容易回收、能夠在熱壓罐 (OOA) 外加工以及可在室溫下儲存等優點。
Web Industries處于熱塑性復材開發和應用的前沿，最引人注目的是其多種格式化功能，包括將供應商提供的熱固性和熱塑性預浸帶切割成不同的形狀和格式，以滿足特定客戶的要求。憑借位于美國和歐洲工廠的預浸帶分切生產線，Web 的能力包括格式化高性能聚醚醚酮 (PEEK)、聚醚酮酮 (PEKK) 和聚芳醚酮 (PAEK) 熱塑性預浸帶，它們最常應用于航空航天領域。
用于二級航空結構的TP預浸帶——以及來自一級結構的挑戰
目前，Hou指出，熱塑性預浸料中的大多數航空結構活動都集中在二級結構上，例如夾子、檢修面板或子結構，而機翼和機身等飛行關鍵的主要結構是用熱固性復合材料或金屬制成的。
熱塑性預浸料可以針對各種自動化制造技術進行格式化，包括用于AFP的繞線切割預浸帶帶、用于 ATL 的墊繞預浸帶和用于增材制造的繞絲，熱塑性預浸帶持續在航空航天復合材料領域展現。
“很多挑戰都與風險管理有關，”他說，而且部分問題歷來是供應商提供的熱塑性預浸料日益增長的痛苦。熱塑性材料不如熱固性膠帶成熟。據侯說，雖然熱固性膠帶已經有數十年的大批量生產規模和完善的經驗，但熱塑性材料在大批量生產的自動化流程中的使用還處于起步階段。
然而，Web Industries 與各種復合材料供應商合作，Hou說，過去幾年，整體材料的一致性和規模有了很大的提高。他說，如今材料的寬度、長度、厚度、纖維張力和樹脂均勻性都更加一致且質量更高。
制造更大的熱塑性主結構的另一個阻礙因素是熱塑性材料往往比熱固性材料更昂貴?！叭绻麤]有整體成本優勢，它就不會被更廣泛地采用，”侯承認，并指出協作和技術幫助對于幫助降低流程成本至關重要?！爱斆總€人從項目的早期階段到結束都協同工作以實現共同目標時，我們可以實現更好的解決方案。”
工藝靈活性和材料定制
總體而言，侯認為熱塑性膠帶現在和未來都有很大的潛力和不斷增加的動作，靈活性是客戶的主要轉折點之一。
目前，熱固性預浸帶主要限于自動纖維鋪放 (AFP)，受到熱壓罐固化和儲存溫度要求的限制。Hou 說，熱塑性復材可以實現更靈活的工藝方法以及 OOA 加工，包括用于自動鋪帶 (ATL) 的帶格式和用于增材制造的長絲。
據 Web Industries所說，商業規模的格式化和供應鏈解決方案對于為航空結構制造商提供支持預計的行業建造速度所需的熱塑性切割預浸帶至關重要。
熱塑性預浸料也可以針對特定應用進行定制。據侯說，最終用戶希望將材料與每個應用程序相匹配。他說，由于熱塑性塑料具有很強的適應性，因此可以為特定部件開發特定格式，從而最大限度地提高材料使用率并降低客戶的下游成本。由于 UAM、太空和軍事是高度活躍的領域，銷售和新業務開發總監 Ashley Graeber 指出，活動是針對每個項目而不是每個飛機項目量身定制的。
航空航天銷售副總裁 Jason Surman 表示，針對特定應用對熱塑性材料進行格式化也有助于減少浪費。在航空航天工業中，購買飛行比，即原材料與成品質量的比率，是一個關鍵問題。目標是使購買與飛行的比率盡可能接近 1:1，這意味著幾乎沒有廢料。Surman 指出，為正確的應用提供正確格式的正確材料可以大大減少浪費。他說，在航空航天工業中，30% 的浪費是“非常普遍的”，要使浪費低于該水平，需要各方通力合作。
“將材料與工藝結合起來至關重要，”Surman 補充道，“熱塑性預浸帶正在成為航空結構制造商的一種可行解決方案。”
封面圖來源圖蟲創意
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