Korkeiden lämpötilojen komposiitit lentokonerakenteissa
Kemppinen, Jussi (2018)
Kemppinen, Jussi
Tampereen ammattikorkeakoulu
2018
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201901081124
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201901081124
Tiivistelmä
Tämä opinnäytetyö on tehty Patria Aviation Oy:n tuotekehitysyksikölle syksyn 2018 aikana. Työn tavoitteena oli selvittää, onko nykyisin kaupallisesti saatavilla korkeita lämpötiloja kestäviä komposiittimateriaaleja, jotka ominaisuuksiltaan sopivat lentokonerakenteisiin. Selvitys tuli tarpeelliseksi, koska edellisestä selvityksestä on kulunut aikaa yli 30 vuotta. Lämpötilan osalta työ rajattiin 120–650 °C kestäviin sidosaineisiin. Sidosaineiden osalta työssä on käsitelty kertamuovien lisäksi keraamisia sidosaineita.
Työn tutkimus aloitettiin selvittämällä mahdollisia sidosaineita kirjallisuudesta. Ominaisuuksiltaan sopivia komposiittien sidosaineita ovat polyimidi, bismaleimidi, syanaattiesteri, benzozaxine ja epoksi, joita myös käsitellään tarkemmin tässä työssä. Mahdollisia tuotteita etsittiin sidosaineiden perusteella eri valmistajien tuotelistoilta, jotka sisälsivät puhtaita hartseja sekä puolivalmisteita. Kaikkiaan soveltuvia tuotteita kaupallisilta markkinoilta löytyi 29 eri tuotetta, yhdeksältä eri valmistajalta.
Työn tuloksena saatiin listaus mahdollisista materiaalivaihtoehdoista koko asetetulla lämpötilaskaalalla, josta voi valita käyttökohteeseen ominaisuuksiltaan sopivan sidosaineen. Yhtenä työn osa-alueena oli testilaminaatin valmistus sopivasta korkeita lämpötiloja kestävästä komposiittimateriaalista, joka kuitenkin puolivalmisteiden minimitilausmäärien vuoksi todettiin kannattamattomaksi. Työn aikana yhdeltä valmistajalta tilattiin valmiita testilaminaatteja, mutta niiden testaus ei aikataulun vuoksi sisälly työhön. Työhön on sisällytetty testaussuunnitelma ja varsinainen testaus suoritetaan myöhemmin.
Työn tutkimus aloitettiin selvittämällä mahdollisia sidosaineita kirjallisuudesta. Ominaisuuksiltaan sopivia komposiittien sidosaineita ovat polyimidi, bismaleimidi, syanaattiesteri, benzozaxine ja epoksi, joita myös käsitellään tarkemmin tässä työssä. Mahdollisia tuotteita etsittiin sidosaineiden perusteella eri valmistajien tuotelistoilta, jotka sisälsivät puhtaita hartseja sekä puolivalmisteita. Kaikkiaan soveltuvia tuotteita kaupallisilta markkinoilta löytyi 29 eri tuotetta, yhdeksältä eri valmistajalta.
Työn tuloksena saatiin listaus mahdollisista materiaalivaihtoehdoista koko asetetulla lämpötilaskaalalla, josta voi valita käyttökohteeseen ominaisuuksiltaan sopivan sidosaineen. Yhtenä työn osa-alueena oli testilaminaatin valmistus sopivasta korkeita lämpötiloja kestävästä komposiittimateriaalista, joka kuitenkin puolivalmisteiden minimitilausmäärien vuoksi todettiin kannattamattomaksi. Työn aikana yhdeltä valmistajalta tilattiin valmiita testilaminaatteja, mutta niiden testaus ei aikataulun vuoksi sisälly työhön. Työhön on sisällytetty testaussuunnitelma ja varsinainen testaus suoritetaan myöhemmin.