图1NIAR热塑性包覆成型的窗盖

该项目由NIAR航空航天系统先进技术实验室(ATLAS)牵头，将生产时间从100小时缩短至2分钟，标志着航空航天制造效率的提升。NIAR表示，通过整合两种关键的聚合物加工技术，该工艺能够生产高性能、轻量化的部件，并具有更高的设计灵活性和成本效益。

 

图2热塑性窗盖成品

此项研发是美国空军研究实验室 (AFRL)经济实惠的可持续复合材料制造计划的一部分，并通过与 Joby Aviation、丰田、克劳斯玛菲、威格斯 和Prospect Mold等业界的合作得以实现。

“这是一个极具挑战性的部件，传统上是用金属坯料加工而成——这一工艺会去除超过80%的材料，耗时超过100小时，”NIAR ATLAS 主任 Waruna Seneviratne 博士说道。“相比之下，这个热塑性[复合材料]部件由一块扁平的热塑性有机板在不到2分钟的时间内成型。每个合作伙伴的专业知识对这一成功都起到了至关重要的作用。”

 

图3热塑性有机板加热

2024年，NIAR研究人员与克劳斯玛菲合作，开发了一种热塑性包覆成型的窗盖，用于将乘客窗盖转换为货物窗盖，生产时间仅为90秒。最终，该部件的重量比金属部件减轻了20-30%，成本降低了一半。

Seneviratne 补充道：“这些进步凸显了汽车成熟的包覆成型技术在高速生产主要和次要飞机结构方面的潜力。”

 

图4送入注塑模具注塑加强部分

该项目还扩大了与Fill Engineering的合作，旨在开发一个用于肋骨结构生产的全集成制造单元。该系统将包括材料准备、胶带铺设、超声波点焊、固结、有机板修边和包覆成型。该生产单元计划于2025年秋季在NIAR投入使用。

此外，研究人员已将研究范围扩大到热、物理和机械测试，以验证工艺的可重复性并确保零件质量。NIAR 表示，这些努力将为飞机包覆成型结构提供重要的认证指导。

 

图5成品从注塑机中取出

Seneviratne 表示：“NIAR 的工作与航空航天业持续向可持续、高性能材料和先进制造技术的转变相契合，这些技术旨在提高效率并降低成本。随着高速生产方法的持续发展，此类创新可能在未来航空航天制造业中发挥关键作用。”