تتطلب المركبات الفضائية أن يتم تحسين كل مكون من حيث الوزن والأداء والوظيفة.
مع استمرار انتعاش صناعة الطيران، تواصل تصاميم طائرات الجيل التالي تقدمها بتوقعات أعلى من أي وقت مضى. يُفترض أن تكون الطائرات الجديدة أخف وزنًا وأسرع وأكثر أمانًا وقوة، وبالطبع أكثر فعالية من حيث التكلفة من الطائرات التي تحل محلها. تُسهم الاتجاهات الكبرى في صناعة الطيران في دفع عجلة التقدم التكنولوجي في أصغر مكونات الطائرات.
تتطلب المركبات الفضائية تحسين كل مكون من حيث الوزن والأداء والوظائف. وقد برز التصنيع الإضافي، أو الطباعة ثلاثية الأبعاد، في المجالين الأولين. فمع فصل التعقيد عن تكلفة التصنيع، يمكن تصميم أجزاء معقدة لتقليل الوزن دون التضحية بالأداء، وهو أمر لا تستطيع أساليب التصنيع التقليدية تحقيقه. وقد أثبتت الأجزاء المصنعة إضافيًا أدائها، ويتزايد استخدامها في منصات الفضاء، بما في ذلك مركبة بوينغ الفضائية CST-100. ولكن ما دور التصنيع الإضافي في توفير حلول أجزاء متعددة الوظائف؟ ما الذي يمكن أن يتطلبه حامل بسيط أو لوحة مغلقة بخلاف الأداء الميكانيكي والبيئي للمواد الحالية؟ هل يمكننا جعل الأجزاء متعددة الوظائف؟
جمعت شركة هيكسل فريقَي التصنيع الإضافي HexAM® وفريقَي التحكم في تداخل الترددات الراديوية لدراسة مكونات متعددة الاستخدامات مطبوعة بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، تلبي متطلبات صناعة الطيران. نتج عن هذا التعاون منتج HexPEKK® EM، الذي يُعزز الخصائص الكهرومغناطيسية لتقنية HexAM® المُجرّبة. وبصفته أحدث إضافة إلى مجموعة مواد HexPEKK®، يُتيح HexPEKK® EM إمكانية التصنيع الإضافي لأجزاء إنتاج متعددة الاستخدامات، تلبي متطلبات الأداء الميكانيكي والكهرومغناطيسي.
التداخل الكهرومغناطيسي وامتصاص الترددات الراديوية
تستمر الأنظمة الإلكترونية المعقدة في صناعات الطيران والدفاع في زيادة أدائها وقدراتها مع تشغيلها في نطاقات ترددية أكثر من أي وقت مضى. في حين أن الأداء المتزايد يفيد الطائرة ككل، إلا أن التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) أصبح مصدر قلق متزايد. يمكن أن يأتي EMI من مصادر داخلية وخارجية، ويمكن أن تسبب المكونات الإلكترونية قدرًا كبيرًا من التداخل غير المرغوب فيه داخل الطائرة. يشكل EMI خطرًا على فعالية الأنظمة الإلكترونية، مما قد يؤدي إلى مستويات مختلفة من الأعطال أو الفشل. مع زيادة الامتثال ولوائح السلامة، يجب مراعاة تخفيف EMI في وقت التصميم. يحسن HexPEKK® EM أداء EMI لمواد HexPEKK® الحالية. يمكن أن تكون العلب والأقواس والألواح المجاورة للأنظمة الإلكترونية المصنعة باستخدام HexPEKK® EM وسيلة للمساعدة في تخفيف EMI مع الاستفادة من حرية التصميم وتوفير الوزن الذي يعززه التصنيع الإضافي.
مقاومة منخفضة
تُعد إدارة تراكم الكهرباء الساكنة من الاعتبارات المهمة للهياكل الأولية والثانوية في تطبيقات الطيران. وتُعدّ المواد منخفضة المقاومة الكهربائية ضرورية في مكونات الطائرات لأن عمليات الطيران العادية تؤدي إلى تراكم الكهرباء الساكنة. وتُعدّ اعتبارات التأريض أساسية في مناطق المعدات الكهربائية الحساسة. فعندما تتراكم الكهرباء الساكنة وتُفرّغ، يمكن أن تُسبب صدمة كهربائية أثناء انتقال التيار، مما قد يُشكّل خطرًا على الطائرة، ويُسبب أضرارًا مُحتملة لأجهزة الاستشعار والمعالجات والمكونات الأخرى الضرورية لعمليات الطيران. وقد شكّلت إدارة التفريغ عائقًا أمام اعتماد المواد المُركّبة في تطبيقات مُعيّنة. وتحتوي مادة HexPEKK®-100، وهي المادة المضافة الرائدة من Hexcel، على الكربون في تركيبتها المُصمّمة خصيصًا لتلبية مُتطلبات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD). وتذهب مادة HexPEKK® EM الأحدث من Hexcel إلى أبعد من ذلك، حيث تقل مقاومتها الكهربائية بأكثر من ثلاثة أضعاف عن HexPEKK®-100. يحتفظ HexPEKK® EM بجميع فوائد المواد البلاستيكية الحرارية PEKK المطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد عالية الأداء، مما يجعلها مناسبة للعديد من مكونات أنظمة الطيران والفضاء.
ستتطلب منصات الطيران والفضاء من الجيل القادم استخدام كل مادة ومعداتها لإثبات جدارتها على منصات أصغر وأخف وزنًا بشكل متزايد. وستلعب تقنيات التصنيع الإضافي، القائمة على مبادئ هيكلية متينة وتتضمن قدرات متعددة الوظائف، دورًا متزايد الأهمية في هذه الثورة التصميمية.
