The influence of the manufacturing method on the mechanical properties of the honeycomb core sandwich composite

• Autorzy: Janiszewski Jacek , Przybyłek Paweł , Bieńczak Rafał , Komorek Łukasz , Schwarzenberg Miłosz

Identyfikatory

DOI

10.7862/tiam.2022.4.3

Warianty tytułu

PL

Wpływ metody wytwarzania na właściwości mechaniczne kompozytu przekładkowego z wypełniaczem ulowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Reducing weight and fuel consumption is one of the main goals of modern aeronautical engineering. The most common materials to achieve this goal are composite layered materials, including the sandwich ones. High strength, stiffness and low density have made sandwich composites one of the fundamental materials of the aerospace industry. Sandwich-structured composites can be manufactured with a variety of methods, differing primarily in the manufacturing time, which translates into an overall cost of making a composite component. The research focused on three methods of manufacturing sandwich composite materials with a honeycomb core, differing in the number of operations, during which it was possible to obtain a finished composite panel (single-phase, two-phase and three-phase methods). The authors manufactured and examined composites with a honeycomb cover and two composite glass fibre-reinforced covers. The composites were made by means of the vacuum bag method. As a result of the conducted study, it was found that composites manufactured with the single-phase method have the shortest manufacture time as well as the lowest material consumption, however their strength properties are the lowest. The two-phase method requires a longer manufacture time and more material consumption, however it makes it possible to obtain a composite with higher strength compared with the single-phase method. The three-phase method has the longest composite manufacture time and the highest material consumption.

PL

Zmniejszenie masy i zużycia paliwa jest jednym z głównych celów współczesnej inżynierii lotniczej. Najpopularniejsze materiały, które pozwalają osiągnąć ten cel, to materiały kompozytowe warstwowe w tym przekładkowe. Wysoka wytrzymałość, sztywność i niska gęstość, sprawiły, że kompozyty przekładkowe stały się jednym z podstawowych materiałów przemysłu lotniczego. Kompozyty przekładkowe z wypełniaczem strukturalnym mogą być wytwarzane różnymi metodami, różniącymi się przede wszystkim czasem wytwarzania, co przekłada się na ogólny koszt wykonania elementu kompozytowego. W badaniach przeanalizowano trzy metody wytwarzania materiałów kompozytowych przekładkowych w wypełniaczem ulowym różniące się liczbą operacji podczas których uzyskano gotową płytę kompozytową (metoda jednofazowa, dwufazowa i trójfazowa). Wytworzono i badano kompozyty zbudowane z rdzenia ulowego oraz dwóch kompozytowych okładek wzmacnianych włóknami szklanymi. Kompozyty wykonano metodą worka próżniowego. W efekcie przeprowadzonych badań stwierdzono, że kompozyty wytworzone metodą jednofazową cechują się najkrótszym czasem produkcji jak i najmniejszym zużyciem materiałów, ale ich właściwości wytrzymałościowe są najniższe. Dwufazowa metoda wymaga dłuższego czasu produkcji i większego zużycia materiałów, natomiast pozwala uzyskać kompozyt o większej wytrzymałości w porównaniu do metody jednofazowej. Trójfazowa metoda cechuje się najdłuższym czasem wykonania kompozytu i największym zużyciem materiałów.

Słowa kluczowe

EN

sandwich composites; composite manufacturing processes; vacuum bagging technique; impact strength; shear strength

PL

kompozyty przekładkowe; metoda wytwarzania kompozytu; technika worka próżniowego; udarność; wytrzymałość na ścinanie

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Warszawski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Technologia i Automatyzacja Montażu
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 4
• Strony: 20--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., fot. kolor., wykr.

Twórcy

autor

Janiszewski Jacek

• Polish Air Force University, ul. Dywizjonu 303, no 35, 08-530 Dęblin, Poland

autor

Przybyłek Paweł

• Polish Air Force University, ul. Dywizjonu 303, 35, 08-530 Dęblin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-7544-3813

autor

Bieńczak Rafał

• Polish Air Force University, ul. Dywizjonu 303 No. 35, 08-530 Dęblin, Poland

autor

Komorek Łukasz

• Polish Air Force University, ul. Dywizjonu 303 No. 35, 08-530 Dęblin, Poland

autor

Schwarzenberg Miłosz

• Polish Air Force University, ul. Dywizjonu 303 No. 35, 08-530 Dęblin, Poland

Bibliografia

• 1. Boczkowska A., Krzesiński G. 2016. Composites and techniques of their production. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa.
• 2. Królikowski W. 2012. Polymer structural composites. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
• 3. Ochelski S. 2018. Experimental methods of mechanics of structural composites, WNT. Warszawa.
• 4. Castane B., Bouvet C., Ginot M., 2020 Review of composite sandwich structure in aeronautic applications, Composites Part C: Open Access, Vol 1, 2020, 100004, https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2020.100004.
• 5. Thomsen O. 2009. Sandwich Materials for Wind Turbine Blades - Present and Future. Journal of Sandwich Structures & Materials 11. 7-26. 10.1177/1099636208099710.
• 6. Krishnasamy S., Muthukumar C., Thiagamanin S., Rangappa S, Siengchin S. 2022. Sandwich Composites: Fabrication and Characterization. CRC Press.
• 7. Komorek A., Przybyłek P., Szczepaniak R., Godzimirski J., Rośkowicz M., Imiłowski S. 2022. The Influence of Low-Energy Impact Loads on the Properties of the Sandwich Composite with a Foam Core. Polymers. 14. 1566. https://doi.org/10.3390/polym14081566.
• 8. Mouritz A.P. 2012. Introduction to Aerospace Materials. Woodhead Publishing.
• 9. Ostwal R.S., Dumre A., Takalkar A., Mb A., Krishnan R., Padmanabhan, 2014. Influence of Post Curing on the Flexural Properties of a Rigid Polyurethane or Polyisocynurate Foam-Glass/Epoxy Face Sheet Sandwich Composite. International Journal of ChemTech Research. 6(6):974-4290.
• 10. Reuterlöv S., 2002. Cost effective infusion of sandwich composites for marine applications, Reinforced Plastics, 46(12), 2002, 30-34, doi.org/10.1016/S0034-3617(02)80224-7.
• 11. Krzyżak A., Mazur M., Gajewski M., Drozd K., Komorek A., Przybyłek P. 2016. Sandwich Structured Composites for Aeronautics: Methods of Manufacturing Affecting Some Mechanical Properties, International Journal of Aerospace Engineering, vol. 2016, Article ID 7816912, 10 pages,. https://doi.org/10.1155/2016/7816912
• 12. Calabrese L., Di Bella G., Fiore V., 2016. Manufacture of marine composite sandwich structures, Editor(s): Graham-Jones J., Summerscales J. in Woodhead Publishing Series in Composites Science and Engineering, Marine Applications of Advanced Fibre-Reinforced Composites, Woodhead Publishing, pp. 57-78, doi.org/10.1016/B978-1-78242-250-1.00003-X.
• 13. Menta N.S., Chandrashekhara V.G., Berkel K., Sha T.R., Wu J., Pfitzinger P. 2012. Out-of-Autoclave Sandwich Structure: Processing Study. International SAMPE Technical Conference, 48.
• 14. Khan A. S. 1996. International Journal of Plasticity. University of Maryland Baltimore County. Baltimore. 15. 4125:2001/A1:2011 - Kompozyty tworzywowe wzmocnione włóknem - Oznaczanie właściwości przy zginaniu.
• 15. 4125:2001/A1:2011 - Kompozyty tworzywowe wzmocnione włóknem - Oznaczanie właściwości przy zginaniu.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).