電気プラグイン接続用マウンター

航空機内装の軽量構造物:コンポジットベースのシリーズ生産部品

軽量で高強度の素材は、航空機産業の最上位用途に不可欠になっています。 旅客機では、キログラム数ごとに重要です。そのため、内装設計においても、金属がプラスチックベースのソリューションにますます置き換えられています。 特に、熱可塑性コンポジットは、機械的特性の点で妥協してもらうことを要求することなく、航空機の大幅な軽量化を航空会社に提供します。 Bucher Leichtbau社とエンズィンガーによるプロジェクトは、繊維強化コンポジットへの切り替えを生じさせることが、追加の技術的利点を提供することを示しています。

フェランデン(スイス)に本社を置くBucher Leichtbau AGは、航空機内装と自動車の備品のスペシャリストです。 とりわけ、企業グループの航空機部門は、旅客機用のギャレーとキャビネットを開発および製造しています。 このタイプのフルモジュールは、自重の8倍に相当する荷重に対応でき、重力加速度の少なくとも9倍の加速度に耐えることができなければなりません。 ここでは、飛行負荷(離陸、着陸、乱気流などの通常の飛行条件)と緊急着陸負荷(制御された緊急着陸または離陸の中止)が区別されます。 製造されたモジュールに必要な最短稼働寿命は、たとえばエアバスとボーイングの場合は25年です。


初期の状況

安全上の理由から、商用飛行における電気プラグイン接続用のすべての金属製マウンターはアースする必要があります。 Bucher社のアルミニウム製ギャレー内の導電性支持構造物に対しては、必要な腐食防止対策を備えた既存の固定ネジで十分なことがよくあります。 ただし、金属製のコネクターマウンターがギャレー内の非導電性構造物の上に配置されている場合は、電気的ア-スのために追加のケーブルが必要となります。 このアースケーブルは定期的に保全する必要があります。これにより、追加の締めるひも、スペーサーボルト、ケーブルクランプ、およびネジが必要になります。

ケーブル取付けのための材料投入に加えて、計画と設置に高いコストが発生します。設計作業には、図式回路一覧図に登録することが含まれます。 さらに、すべてのアースケーブルの試験計画で抵抗測定値を規定する必要があります。 これは、関連するメンテナンスガイドラインと操作手順、および認定文書にも組み込まれる必要があります。 製造中は、接触抵抗を記録し、すべてのアース接続に腐食防止コーティングを施す必要があります。


熱可塑性コンポジットに切り替えることによってア-スの必要性がなくなります

これまでは金属で作られていたコネクターマウンターを非導電性の別のものに置き換えると、アース接続に伴う作業とコストを完全になくすことができます。 ただし、作動温度と火災安全要件のため、低コストの標準プラスチックを使用することはできません。

求められている技術的代替は、多数の既存のシートアルミニウム部品を1対1で交換して、導入時の切り替えに伴う作業とコストを最小限に抑えることが可能である必要がありました。 この要求を満たすには、剛性の高い高強度の材料が必要です。

形状が異なるコネクターマウンターが比較的少ないため、備え付けのコストが高いソリューションは選択肢になりませんでした。熱可塑性繊維強化シート素材で作られた局所的に改造された部品を使用した最初の試験では、改造されたゾーンで満足のいく結果が示されませんでした。

エンズィンガーのコンポジット部門と協力して、熱可塑性繊維強化コンポジットをもとにした適切なソリューションがすぐに見つかりました。 ガラス繊維とPEIマトリックス(ポリエーテルイミド)を使用した、航空機産業で認証されたプリプレグが材料として選択されました。 簡単な最適化フェーズの後、最初のシリーズ生産部品を製造することができました。 専門的な加工技術により、エンズィンガーの2つのサイトがコネクターマウンターの製造に関わっています。

オーテルフィンゲン工場では、エンジンガーのコンポジット専門家がPEIプリプレグから角ばった形状の半製品を製造しています。類似の部品とは異なり、これらのブランクは厚いラミネートからサイズに合わせてカットされ、熱成形されるのではなく、個々のプリプレグ層を使って、金型で決められた形状にプレスされます。このプロセスには、特にスプリングバック効果を低減させるという利点があります。ファイバーコンポジットパーツのCNC加工は、バイエルン州シャムのエンズィンガーで行われています。

熱可塑性高機能プラスチックとコンポジットからの精密部品の製造を専門とするCham機械加工部門は、エンズィンガーの国際機械加工グループのメンバーです。 オテルフィンゲンで製造された角度のある半加工品から、Chamのエンズィンガーは、コネクターマウンターを最終製品の仕様に合わせて加工します。

ほとんどの固定ブラケットには、寸法の異なるいくつかのバージョンがあります。 フレキシブルな加工によって、輪郭やドリル穴を備え、短いリードタイムで高品質の特別なデザインを製作することも可能です。


よりシンプルで、より費用対効果が高く、より軽量

新しいプラスチックマウンターの製造コストは、以前のバージョンのアルミニウムよりも大幅に高くなっています。 しかしながら、キャビネットの技術的ワークと製造の面での節減は、新しいソリューションがなお一層より単純であり、さらに重要なことには、全体として、より費用対効果が高いことを意味します。 コンポジット部品を使用することでギャレーが軽量化されているため、航空会社は長期的にメリットがあります。これは、飛行中に持ち込む必要のない追加の重量1キログラムごとにコストを節減できるためです。

CNC加工の前に 

プラグイン接続用のブラケット向けの半加工品は、ガラス繊維にPEIマトリックスを含侵したもので、航空機産業で認証されている繊維コンポジットプリプレグから作られています。

コネクターマウンターには、さまざまな異なった寸法のバージョンがあります。 連続した真っ直ぐな繊維によって、熱可塑性コンポジット素材は、短い繊維で強化したプラスチックよりも大幅に高い強度と剛性を備えています。

プリフォームテクノロジー

エンズィンガーのプリフォーム技術によって、角度をつけるときに壁の厚さに差異をつけることも可能です。 分岐した枝と同様に、高応力下にあるコーナー部分を補強できますが、高応力下にないセクション(例えばアームなど)では、材料を節減できます。 製造技術は「ニアネットシェイプ」加工と呼ばれます。

部品の形状に応じて、このテクノロジーを使用すると、同等の強度と剛性を維持しながら、材料と重量を大幅に節減できます。