В отличие от композитов, изготовленных из термореактивной матрицы, термопластичные композиты (TPC) не требуют ни сложных химических реакций, ни длительных процессов отверждения. Термопластичные композиты не требуют охлаждения, обеспечивая практически неограниченный срок хранения. Полимеры, используемые в аэрокосмических ТПХ — полифениленсульфид (ППС), полиэфиримид (ПЭИ), полиэфирэфиркетон (ПЕКК), полиэфиркетекетон (ПЭКК) и полиарилкетон (ПАЭК) — обеспечивают высокую устойчивость к повреждениям в готовых деталях, а также влаго- и химическую стойкость и, таким образом, не разлагаются в условиях горячего / влажного состояния. И они могут быть переплавлены, многообещающие преимущества в ремонте и утилизации в конце срока годности. Но, пожалуй, самым большим плюсом для использования TPC в разработке самолетов является возможность соединения компонентов посредством сварки / плавления. Он представляет собой привлекательную альтернативу традиционным методам — механическое крепление и склеивание — используется для соединения деталей из термореактивных композитов (TSC).
Как определено в широко цитируемой статье «Сплавление фьюжн / сварки термопластичных композитов», Али Есефпур, Национальный исследовательский совет Канады (Оттава, ОН, Канада), «Процесс слияния-связывания включает нагрев и плавление полимера на связи поверхности компонентов, а затем прижатие поверхностей вместе для затвердевания и уплотнения полимера ». Результат сильно отличается от соединения термореактивных материалов.
«Вы создаете единую структуру, такую как ребро, приваренное к коже», — объясняет Арнт Оффринга, руководитель отдела аэронавигации R & T для GKN Fokker (Hoogeveen, The Netherlands). «Когда вы смотрите под микроскопом, вы видите однородный полимер, так что это отличается от склеивания. Нет разделительной линии, нет расщепления, нет идентифицируемого соединительного материала, такого как клей. Существует только один материал, поэтому вы используете тот же полимер по обеим сторонам сварного шва. Таким образом, власти будут принимать такое соединение без механических креплений».
Фактически, такие сварные конструкции TPC летают на протяжении десятилетий. И хотя резистивная сварка и индукционная сварка являются двумя наиболее известными методами, другие, включая ультразвуковую сварку, лазерную сварку и сварку проводников, продвигаются для использования с композитами. Разработка этих методов продолжается, поскольку сторонники сварки ищут необходимую надежность в программном обеспечении для прогнозирования процессов, увеличении встроенного контроля переменных процесса сварки и расширении процессов сварки для производства первичных конструкций самолетов.
Наряду с KVE Composites Group (Гаага, Нидерланды), GKN Fokker является признанным лидером в области разработки сварочных аппаратов TPC (см. Обзор CW по аэрофорумам Fokker). «Мы начали с резистивной сварки в начале 1990-х годов, — говорит Оффринга. «Элегантность этого метода заключается в том, что тепло производится точно на стыке сварного шва». Электрический ток, прошедший через резистивный элемент на границе сварного шва, создает тепло и расплавляет термопластичный полимер. Однако этот резистивный элемент — металл или углеродное волокно (CF) — остается в готовой части.