Automated Composite Compression van composietdelen

Geplaatst op 06 maart 2020 om 13:25 uur

Op de Plastics Expo in Luzern was vorige maand een composiet remwig te zien: de Chock MAX van Alphachocks. De wielkeg voor vliegtuigen tot 350 ton wordt in serie gemaakt door het Zwitserse Nägeli met een nieuw proces: automated Composite Compression (aCC). Een compleet Zwitsers feestje.

Wielkeggen of remwiggen worden gebruikt om de wielen van vliegtuigen en voertuigen te blokkeren, zodat ze niet van hun parkeerpositie kunnen wegrollen, bijvoorbeeld bij harde wind of op hellend terrein. Als een vliegtuig eenmaal aan de gate is beland of op een andere parkeerpositie is aangekomen, is de eerste stap altijd het blokkeren van de wielen met wiggen. Hiermee wordt voorkomen dat het vliegtuig wegrolt. De wiggen worden veelal gemaakt uit hard rubber. Beweegt het geparkeerde vliegtuig door de wind of het laden, dan kunnen de wiggen onder het wiel vast komen te zitten. Ze zijn er dan niet meer onderuit te trekken en het vliegtuig heeft dan een ‘pushback'-voertuig nodig om het te verplaatsen. Dat kan leiden tot flinke vertragingen in het luchtverkeer.

Vouwmechanisme

Het Zwitserse Aerogenious AG heeft aan vastzittende wiggen een einde weten te maken met de ontwikkeling van de AlphaChocks. Dit gepatenteerde product heeft een vouwmechanisme dat de keg uitvouwt bij het plaatsen en inklapt bij het verwijderen. Dat laatste voorkomt dat de keg vast komt te zitten. Bovendien kan je keg in opgevouwen vorm gemakkelijk in het vliegtuig meenemen. Dat is sowieso al een veel eenvoudiger klusje dan bij de standaard rubberen uitvoering die 7 tot 12 kg wegen, omdat ze tot zesmaal lichter zijn. Standaard zijn de AlphaChocks gemaakt uit gespuitgiet aluminium. Om beschadiging van hangarvloeren te voorkomen zijn uitvoeringen leverbaar met een polyurethaan deklaag aan een zijde.

Composiet

Op de zojuist gehouden Swiss Plastics Expo liet het Zwitserse Nägeli Swiss AG een nieuwe uitvoering van de AlphaChock zien: de composiet Chock MAX. De composiet remwig - uiteraard met hetzelfde vouwmechanisme - is door Nägeli in opdracht van Aerogenius ontwikkeld in samenwerking met twee eveneens Zwitserse partners: constructeursbureau Martin Brunner GmbH en Cross Composite AG dat zich bezighoudt met de engineering en productie van composiet producten.

De Chock MAX is gemaakt uit koolstofvezelversterkt polyamide 6. De remwig kan worden gebruikt voor vliegtuigen met een startgewicht tot 350 t en wieldiameters tot 1050 mm. Door het gerichte gebruik van 3DCAD- en simulatiesoftware en 3D-printen is de composiet wielkeg ontwikkeld in drie maanden tijd. In totaal gaat het om drie verschillende onderdelen: een bodemplaat, scharnierplaat en insteekplaat. Door een slim ontwerp kunnen zowel de bodemplaat als de scharnierplaat twee keer in de samenstelling worden gebruikt. Dat scheelt uiteraard flink in de productie- en gereedschapkosten. Met een massa van 3,5 kg weegt de remwig ongeveer de helft van het gewicht van een gelaste oplossing in roestvaste plaat, maar houdt desondanks het grootste burgervliegtuig in parkeerstand.

Automated Composite Compression

Voor de productie van de composiet wielkeggen is door Nägeli in samenwerking met verschillende andere partijen een naar zeggen nieuw productieproces ontwikkeld: automated Composite Compression. "Met het nieuwe geautomatiseerde composietcompressieproces - aCC - kunnen we ‘vezelchips' in een mal onder druk en temperatuur geautomatiseerd tot complexe 3D-onderdelen persen", vertelt Dominik Nägeli, jongste familielid in het bestuur van familiebedrijf Nägeli en verantwoordelijk voor de vezelcomposietdivisie. "Vooral voor lichtgewicht constructies ontstaan hierdoor ongekende mogelijkheden", voegt vader en directeur Christoph Nägeli toe.

Chips

Onder ‘vezelchips' verstaat het bedrijf in dit geval materiaal uit een combinatie van thermoplastische matrix en versterkende vezels - in dit geval koolstofvezelversterkt polyamide 6. Dit wordt onder zekere druk en temperatuur in een stalen matrijs tot structurele componenten geperst. Volgens de ontwikkelaars zijn de mogelijkheden vrijwel onbegrensd - of het nu gaat om het nauwkeurig aanbrengen van schroefdraad, boringen met passing, geïntegreerde verbindingselementen of wanddikteverloop.

Mechanische eigenschappen

De mechanische eigenschappen kunnen doelgericht en specifiek worden aangepast via de lengte en het type van de vezelchips, maar ook via vormelementen zoals ribben. De verkrijgbare eigenschappen doorlopen daarmee een bereik vergelijkbaar met aluminium tot composiet met continue vezels. Maar dan wel bij een dichtheid die 40 procent lager licht dan die van aluminium. Componenten die met aCC zijn gemaakt zijn daarom vooral geschikt voor toepassingen waarin spuitgietdelen, zelfs met korte vezelversterking, te lage mechanische waarden hebben en aluminium componenten te zwaar zijn.

Productieproces

Door een semi-automatische productie zijn korte cyclustijden, hoge reproduceerbaarheid en dus kostenefficiënte massaproductie mogelijk. Geautomatiseerde productie zorgt voor een hoge reproduceerbaarheid in serieproductie. Afhankelijk van de afmetingen van de component zijn series tot 100.000 componenten per jaar geen probleem. Volgens de bedenkers van het proces is in tegenstelling tot thermoset matrixsystemen volledige recycling van de vezelchips mogelijk. Dat kan door middel van hoogspanningsfragmentatie en de chips kunnen vervolgens weer worden gebruikt in het aCC-proces.