«Композиты России» запатентовали способ изготовления волокнистых заготовок

Специалистами МИЦ «Композиты России» МГТУ им. Н.Э. Баумана был запатентован способ изготовления волокнистых заготовок формы, относящийся к технологии направленной укладки волокон (Tailored Fiber Placement -TFP). При использовании данного способа повышение физико-механических и эксплуатационных характеристик изделий происходит в результате оптимизации технологических процессов нашивки и пропитки.

Патент был получен в ходе масштабной разработки технологии изготовления объемно-армированных преформ элементов газотурбинных двигателей (ГТД) из полимерных композиционных материалов (ПКМ), которая представляет собой автоматизированную направленную нашивку углеродного ровинга на водорастворимую подложку на основе поливинилового спирта (PVA). Помимо достижения оптимальных для эксплуатации совокупности физико-механических показателей, технология имеет такие преимущества, как возможность изготовления серий изделий с идентичными геометрическими, весовыми и прочностными характеристиками, отсутствие человеческого фактора, экономичность и безотходность производства.

Фото: «Композиты России» МГТУ им. Баумана

В настоящее время вопрос создания отечественных ГТД стоит достаточно остро, так как на сегодняшний день российский рынок газотурбинных агрегатов и их комплектующих достаточно плотно занят иностранными производителями. Поэтому создание конкурентоспособных ГТД и технологий их изготовления (в том числе и аддитивных) является одним из приоритетных направлений для решения стратегических задач развития базовых отраслей экономики РФ.

По словам разработчиков, оптимизация уже запатентованного процесса происходит за счет применения рациональных параметров операции нашивки преформ изделий из ПКМ: плотности укладки армирующих углеродных волокон и длины прошивного зигзагообразного стежка, которые обеспечивают наибольшую скорость пропитки структурного каркаса и качество образовавшегося композита. В предлагаемом способе нашивка волокон осуществляется на подложку из водорастворимого материала на основе PVA, которая впоследствии легко отделяется от заготовки вымыванием, не нарушая её целостности и не вызывая разрушение волокон.

Фото: «Композиты России» МГТУ им. Баумана

Таким образом, запатентованный способ изготовления волокнистых заготовок формы состоит в создании трехмерной структуры преформ путем автоматизированной направленной нашивки волокон к подложке по TFP-технологии с оптимально подобранными параметрами нашивки, причём каждые из последующих слоев волокон скрепляются друг с другом фиксирующими нитями зигзагообразной строчки.

Данный способ особенно актуален для деталей и изделий, эксплуатирующихся в условиях экстремальных механических нагрузок и перспективен для применения, главным образом, в таких базовых отраслях промышленности, как авиастроение, космическая отрасль, энергетика, судостроение.

Фото: «Композиты России» МГТУ им. Баумана