항공기 건설 분야에서 신소재 사용 : 대기압 플라스마 기술을 이용한 효율적인 전처리 가능

항공기 제조 산업 분야에서 사용되는 소재는 획기적인 변화가 일어났습니다. 과거에는 주로 알루미늄 합금이 항공기 외관 및 스트링거(동체 구조물의 부분)에 사용되었습니다. 하지만 오늘날 이러한 부분은 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 소재로 대부분 교체되어 사용되고 있습니다.

플라스마 코팅 덕분에 수명이 길어지고 제품 안전성이 향상될 뿐만 아니라 비용도 크게 절감할 수 있습니다.

대기압 플라스마 기술을 이용한 표면 전처리 공정은 항공 제조 산업에서 많은 뛰어난 이점을 제공하는 혁신의 견인 역할을 하고 있습니다:

  • 플라스마 전처리는 CFRP 구성 요소의 안정성을 향상시킵니다.
  • Openair-Plasma® 는 다운스트림 본딩 및 도장 작업에서 신뢰할 수 있는 고품질 처리를 가능하게 합니다.
  • Openair-Plasma® 는 대형 부품에 대한 선별적 로봇 유도 인라인 플라스마 전처리를 최초로 가능하게 합니다.

 

2007년 이 소재는 보잉의 B787 및 드림라인(Dreamliner) 항공 기종의 제조 공정에 처음으로 사용되었습니다. CFRP 소재는 그 후로 더욱 발전되어, 현재는 에어버스 A350WXB 기종의 40% 이상이 이 소재로 구성되어 있습니다.

플라스마 중합 반응 및 효과로 인해 장기적이며 안정적인 부식 방지 기능 부여:

지금까지는 6가 크롬 (Cr6)을 함유한 프라이머 시스템이 항공기 건설에서 최적의 부식 방지책으로 사용되었으며, 최대 30 년까지 장기 보증을 제공하였습니다.

그러나 PlasmaPlus® 공정은 표적 건식 화학 플라스마 코팅인 독성이 강한 Cr6 프라이머를 플라스마 중합으로 대체합니다. 플라스마 에너지는 극히 미세하고 전적으로 균일한 플라스마 코팅과 결합하여 표면 장력을 증가시킴으로써, 표면이 도장 처리를 위한 최적의 상태가 되도록 만들어 줍니다. 또한 결합된 연결부가 장기적인 안정성을 지니도록 뛰어난 접착 특성을 구현합니다.

Aurora 진공 플라스마 기술 : 도장 또는 본딩 전 탄소 복합 재료 클리닝

Aurora 진공 플라스마 기술 사용의 한 가지 예는 터빈 금속 허브와의 구조 결합 전에 탄소 섬유 터빈 블레이드의 전처리 입니다. 이러한 재료의 조합으로 가볍고 조용한 터빈 엔진 제작이 가능하게 합니다.

 

Aurora 진공 플라스마 공정의 한 가지 분명한 장점은 플라스마가 간극과 틈새를 통과 할 수 있다는 점과 복잡한 형상을 처리할 수 있다는 점입니다. 모든 처리 단계는 순서, 강도 및 제제의 관점에서 명확하게 정의될 수 있습니다. 처리 사이클 동안 이온화 가능한 기능성 가스 및 유체는 진공 챔버 내부에서 처리됩니다. 처리 방식은 간단하고 쉽게 재현 가능합니다.

첨단기술 복합소재: 대기압 및 Aurora 진공 플라스마를 이용한 이형제 제거

강화 섬유 플라스틱의 사용은 항공기 제작 시 중량 절감 면에서 상당한 이점을 제공합니다. 이러한 면에서 강화 섬유 플라스틱, 특히 탄소 섬유 (CFRP)와 유리 섬유 (GFRP)는 금속 구조보다 훨씬 안정적입니다.

주로 대 면적 부품의 생산은 고압 챔버(autoclave)에 소위 "프리프레그 (prepregs)"로 불리는 함침복합재 층 구조로 구현됩니다. 이형을 쉽게 하기 위해서는 금형 자체에 대한 접착력 문제를 해결해야 합니다. Frekote® 와 같은 용제 기반 이형제가 종종 사용됩니다. 이러한 유형의 이형제에는 이형 중에 잔류물이 소재 상에 남아있는 단점이 있습니다. 이러한 잔류물은 복잡한 수동 작업 단계에서 반드시 제거되어야 합니다.


플라스마 릴리즈 코팅의 이점:

  • 정교한 수동 클리닝이 필요 없으므로 주기 시간 증가
  • 몰드 및 부품의 오염 없음
  • 솔벤트 기반 이형제 및 세척제 미사용, VOC 감소
  • 개선되고 균일한 표면 품질과 구조

플라스마 중합 반응 및 효과로 인해 장기적이며 안정적인 부식 방지 기능 부여:

리벳은 항공기 부품을 조립하는 가장 일반적인 수단 중 하나입니다. 티타늄이나 알루미늄 합금으로 제작된 리벳은 부식을 야기하는 높은 습도와 큰 온도 변화로 인해 부정적인 영향을 많이 받습니다.

 Openair-Plasma® 기술을 이용한 표면 처리는 최적의 부식 방지 코팅을 위한 마이크로 클리닝 및 표면 활성화를 통해 표면을 전처리 하는 간단한 방법입니다.

프리프레그 제조용 Kevlar, 유리 섬유, 탄소 또는 UHMWPE의 플라스마 전처리

프리프레그 소재는 섬유 보강된 부품을 생산하는 데 사용되는 사전 함침 된 섬유 반제품입니다. 압력과 온도 하에서 여러 층의 프리프레그가 함께 용해됩니다. 프리프레그의 배치 이외에, 반응 수지에 섬유의 최적의 접착력은 안정성에 가장 중요한 요소 중 하나 입니다.

Aurora 진공 플라스마를 사용한 패브릭의 전처리

섬유와 매트릭스 수지 사이의 하중 전달이 효과적으로 이루어지기 위해서는 수지가 도포 되기 전 섬유 표면이 깨끗해야 합니다. Aurora 플라스마로 섬유 조직을 전처리함으로써 최적의 표면 침투력을 얻을 수 있습니다.

제품 제작 시 직물 웹 전처리

Plasmatreat는 프리프레그 처리 전 조직 웹의 전처리를 위해 미국 내 자회사를 통해 위탁 제조 서비스(유료 처리)를 제공합니다. 이를 위해, 포장 (롤 투 롤)을 포함하여 1.50m (60 인치)의 처리가 가능한 진공 플라스마 특수 시스템 사용이 가능합니다.

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Orlando, Florida

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