В Казани инженеры придумали, как делать сложные детали из пластика, армированного углеродным волокном (композитов), быстрее, дешевле и качественнее. Секрет нового метода — в умной форме, которая сама меняет свои размеры во время работы, словно подстраиваясь под материал.

Над проектом трудились ученые из Передовой инженерной школы «Комплексная авиационная инженерия» (ПИШ КАИ) местного авиационного университета. Они нашли способ решить главную головную боль производителей: как надежно пропитать жидким клеем (связующим) толстые пакеты волокнистой ткани, чтобы внутри не осталось пузырьков воздуха. Обычно воздух и плохая пропитка делают деталь ненадежной — она может треснуть под нагрузкой.

Идея родилась в рамках национального проекта «Новые материалы и химия». Инженеры предложили делать зазор между частями пресс-формы не фиксированным, а управляемым. Проще говоря, на одном этапе форма чуть-чуть раскрывается, чтобы дать смоле свободно затечь вглубь заготовки, а на другом — сжимается, выдавливая лишний воздух и уплотняя материал.

Как это работает (и почему это круто):

• Сначала — пропитка. Форма создает каналы, по которым смола быстро и равномерно пропитывает волокна. Это как поливать губку: если ее сильно сжать, вода внутрь не пройдет, а если оставить зазор — впитается моментально.
• Потом — уплотнение. Когда смола заполнила все пространство, форма закрывается плотнее, чтобы спрессовать материал в монолитную плиту без пор и пустот.
• Разделение процессов. Раньше эти процессы часто мешали друг другу. Теперь инженеры четко знают: сначала мы льем, потом давим. Это дает стабильный результат от детали к детали.

Руководитель образовательного пространства ПИШ КАИ «Интенсивное формование ПКМ» Димитрий Константинов пояснил суть открытия:

«Наше преимущество в том, что мы развели во времени пропитку и уплотнение. Зазор в форме стал не случайностью, а инструментом настройки. Мы можем управлять им, как педалью газа, чтобы выжать максимум качества на каждом этапе. В итоге все детали выходят как под копирку — с одинаково высокими характеристиками».

Новый подход убивает сразу двух зайцев: детали получаются более однородными по структуре, а воздушных пузырьков (пор) в них практически не остается. Вдобавок процесс ускоряется — не нужно часами ждать, пока смола соизволит впитаться в толстый слой углеткани.

Такая технология открывает дорогу для производства сложных вещей, которые раньше было трудно или дорого делать качественно. Речь идет о крупных деталях для самолетов, мощных силовых элементах для кораблей или толстостенных панелях для машин. Теперь они будут не только легче металлических, но и гораздо надежнее, чем раньше.