Ett team från A*STAR hjälper Singapore -företag som är specialiserade på underhåll, reparera, och översyn av flygplan för att fördjupa deras förståelse för en teknik för reparation av högteknologiska kolfiberkomponenter.

Kolfiberstrukturer är tillräckligt starka för att ersätta avioniska delar som vanligtvis är gjorda av stål. Men när den är skadad, dessa lätta material kräver speciella reparationstekniker för att säkerställa att de fortfarande kan bära mekaniska belastningar. Tekniker skär normalt kilformade bitar från den defekta platsen, och limma i färdiga lappar. Till sist, komponenter placeras i trycksatta ugnar som kallas autoklaver för att avlägsna flyktiga gaser och härda lim.

Autoklavbaserade reparationstekniker, dock, är opraktiska för underhåll av extra stora komponenter, såsom vingar eller flygkroppar, som inte kan tas bort från flygplanet. Stefanie Feih och medarbetare från A*STAR:s Singapore Institute of Manufacturing Technology (SIMTech) har nu undersökt en teknik för att lappa kolfiberstrukturer medan de fortfarande finns på plats på flygplanet.

Teamet studerade en dubbel vakuum debulking process som placerar en styv låda som innehåller en inre flexibel vakuumpåse ovanpå en lapp. Genom att skapa en andra och annorlunda vakuumnivå inom denna kammare, flyktiga gaser kan snabbt avlägsnas från reparationsmaterialet. Plåstret överförs sedan till flygplanet för att slutföra härdningssteget.

"Dubbelvakuumavlusning lägger till ett ytterligare steg till ett redan mycket komplext reparationsscenario, "säger Feih." Reparationsprocesser kräver mycket noggrann kontroll av yttemperaturen över ytor med generellt komplexa inre funktioner. Att utföra storskaliga reparationer komplicerar processen ytterligare. "

Hög porositet i den slutliga lappen är en betydande fråga vid reparation av kolfiber, eftersom tomrum kan minska mekanisk styrka. Forskarna fann att de självhäftande filmerna som används för att binda reparationsplåster också kan fälla flyktiga gaser för att skapa ytterligare tomrum. Dubbel vakuum debulking processen, dock, befanns nästan helt eliminera porositet i både den självhäftande filmen och reparationslappen för alla reparationsgeometrier.

"Dessa fynd belyser varför du behöver en högkvalificerad arbetskraft i en avionisk navstad, "säger Feih." Det är avgörande för att locka operatörer till Singapore, och vi åtog oss detta projekt för att förbättra förståelsen för reparationsprocesser för sammansatta strukturer bland lokala företag. "

Feih och kollegor undersökte också effekterna av patchgeometri genom att mekaniskt testa konfigurationer som sträcker sig från enkla laminatfilmer till mer komplexa kilformar. Här, cirkulära 3D-reparationer visade sig inneboende starkare än förenklade 2-D-former när de var under spänning. Ytterligare studier behövs för att fastställa optimala förbättringar under komplexa förhållanden som verkliga komponenter upplever under flygning.