Exotische Treibstoffe, Ablation, hohe Beschleunigungs- und Vibrationskräfte, Temperatur-, Wetter- und Umweltextreme, EMI/RFI- und Strahlungsbelastungen sowie Präzisionstoleranzanforderungen sind allesamt Faktoren, die bei militärischen und militärischen Anwendungen für Hochleistungskunststoffe eine Rolle spielen. Die Ultra-Hochleistungspolymere von Drake können auf eine beeindruckende, jahrzehntelange Erfolgsgeschichte zurückblicken, wenn es darum geht, Lösungen für diese Herausforderungen zu finden.

Drake's Ultra-Hochleistungspolymere in Waffensystemen

Präzise Genauigkeit und einwandfreie, zuverlässige Leistung unter extremen Bedingungen sind für fortschrittliche Waffen wie tragbare Raketenwerfer unerlässlich. Geringes Gewicht ist auch ein Faktor bei Waffen, die von Personen in Bewegung getragen und eingesetzt werden. Die Komponenten komplexer Visier- und Leitsysteme müssen unter unterschiedlichsten Umweltbedingungen formstabil bleiben und rauer Handhabung, aggressiven Treibstoffen, Starttemperaturen und hohen Geschwindigkeiten standhalten. Eine inhärente Flammbeständigkeit ist oft eine Anforderung auf der Liste der Materialspezifikationen für Komponenten, die in dieser Art von militärischer Ausrüstung verwendet werden.

Ultra-Hochleistungspolymere von Drake Plastics bieten seit Jahrzehnten Lösungen für diese technischen Herausforderungen, die oft erhebliche Vorteile gegenüber Metallen bieten. Einzigartige Eigenschaftsprofile der vielen verschiedenen Qualitäten von Torlon PAI, Victrex und Solvay KetaSpire® PEEK, Ryton R-4 PPS und Ultem PEI, die Drake in Form von maschinell bearbeitbaren Formen und spanend bearbeiteten und spritzgegossenen Teilen anbietet, bieten eine Reihe von Material- und Produktionsoptionen. Dies gibt den Ingenieuren die Möglichkeit, die Anforderungen der Waffenkomponenten, die sie entwerfen, mit dem optimalen Material und der Herstellungsmethode der Teile abzustimmen, die die effizienteste und effektivste Kombination aus Leistung und Kosten ergeben.

Im Vergleich zu Metallen sind diese Ultra-Hochleistungspolymere korrosionsbeständig, wenn sie einer Vielzahl von Chemikalien, Schmiermitteln und Treibstoffen ausgesetzt sind. Sie widerstehen auch den Auswirkungen von übermäßiger Feuchtigkeit und behalten ihre Formstabilität bei extremer Luftfeuchtigkeit und Temperatur. All diese Vorteile sind von entscheidender Bedeutung, da Sie wahrscheinlich über einen längeren Zeitraum verschiedenen Wetterbedingungen ausgesetzt sind. Da sie viel leichter sind als Metalle, verbessern sie auch die Tragbarkeit der Waffen und erleichtern den schnellen Einsatz von Ort zu Ort – eine Routineanforderung im Einsatz.

Mit Kohlefasern und Glasfasern verstärkte Torlon PAI- und PEEK-Typen weisen eine außergewöhnlich hohe Strukturfestigkeit und Steifigkeit auf. Mit ihrem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der mit dem von Metallen vergleichbar ist, bieten sie Dimensionsstabilität bei Präzisionskomponenten in beiden Extremen des Temperaturspektrums. Sie behalten ihre strukturelle Stärke auch in der Nähe von Spitzenwerten intensiver Hitze, die durch wiederholtes Abfeuern von Waffen entsteht. Diese Kombination aus hoher Festigkeit und Stabilität war ein Schlüsselfaktor für die Wahl von Komponenten, die präzise Maßtoleranzen erfordern, um die Genauigkeit in tragbaren Raketenwerfern zu gewährleisten.

Radome, Zünderbecher, Flossen, Tragflächen und Kabelträger gehören zu den Anwendungen dieser Hochleistungspolymere in Raketen, die von tragbaren und festen Plattformen aus eingesetzt werden, sowie in anderen Lenkwaffen. Die komplexen Waffensysteme nutzen Torlon PAI, PEEK, Ryton R-4 PPS und andere Hochleistungspolymere von Drake Plastics für strukturelle Festigkeit und Stabilität unter sehr unterschiedlichen und schwierigen Einsatzbedingungen. Diese Polymermaterialien, die Drake als maschinell bearbeitbare Halbzeuge und Teile liefert, haben in über zwei Jahrzehnten erfolgreich bewiesen, dass sie den Anforderungen moderner Waffen und Waffensysteme gewachsen sind.

Anwendungen für Militärflugzeuge in Hochleistungspolymeren von Drake

Die Ultra-Hochleistungspolymere von Drake haben eine solide Erfolgsbilanz bei der Bereitstellung von Lösungen für die Herausforderungen, die mit der Entwicklung komplexer militärischer Flugzeugkomponenten verbunden sind. Die alltäglichen Betriebsbedingungen erfordern leichte Materialien, die in der Nähe der starken Hitze von Düsentriebwerken und bei den schnellen und extremen atmosphärischen Temperaturschwankungen, die im Flug auftreten, steif und formstabil bleiben. Elektronische Abschirmung sowie elektrische und thermische Isolierung sind für eine kompromisslose Systemleistung unerlässlich. Die Belastungen während des Fluges und die Kräfte bei Beschleunigung, Abbremsung und Landung erfordern, dass die Komponenten ein hohes Maß an Steifigkeit und Schlagfestigkeit aufweisen. Raketentreibstoffe und Düsentreibstoffe stellen zusätzliche Anforderungen an die chemische Beständigkeit von Materialien, die in Flugzeugkomponenten verwendet werden. Anwendungen, die aus den verschiedenen Formulierungen von Torlon PAI, Victrex und Solvay KetaSpire PEEK, Ryton R-4 PPS und Ultem PEI maschinell bearbeitet und spritzgegossen werden, haben gezeigt, dass sie diesen Herausforderungen gewachsen sind.

In den meisten Fällen werden die Komponenten bereits in der ersten Entwurfsphase aus Torlon PAI, PEEK, Ryton R-4 PPS und Ultem PEI von Drake hergestellt. Es gibt jedoch auch Ausnahmen, in denen diese Hochleistungspolymere Lösungen für unvorhergesehene Probleme mit Metallkomponenten bieten.

So waren zum Beispiel die Treibstoffanschlüsse für die Zusatztanks des F-16 Düsenjägers ursprünglich aus rostfreiem Stahl gefertigt. Die Zusatztanks verschaffen dem Düsenjäger einen wichtigen taktischen Vorteil, indem sie seine Reichweite um 50% erhöhen. Die bei den ursprünglichen Tanks verwendeten Verbindungen aus benetztem Metall galten als unsicher im Falle eines Blitzeinschlags. Anstatt den kostspieligen und unsicheren Weg zu gehen, die Metallteile zu isolieren, nahmen die Ingenieure die Herausforderung an, ein Material zu finden, das die Metallteile direkt ersetzen würde. Das Material musste der Zersetzung und Versprödung durch Düsentreibstoff widerstehen, starken Vibrationen standhalten, ohne zu versagen, und seine Steifigkeit und Abmessungen bei Temperaturschwankungen von bis zu 200°C (400°F) während des Nachbrennerflugs beibehalten. Das Entwicklungsteam von Drake hat mit den Ingenieuren des Flugzeugs zusammengearbeitet und Torlon 4203L als das Material mit der besten Eigenschaftskombination für ihre Anforderungen ermittelt. Sie spezifizierten dann Drakes firmeneigenes Seamless Tube® als die Materialform, die für die Bearbeitung der Verbindungsstücke verwendet werden sollte. Die aus dem extrudierten Seamless Tube® bearbeiteten Teile aus Torlon 4203L wiesen geringere Eigenspannungen und eine höhere Zähigkeit und Festigkeit auf als spritzgegossene Teile. Die Herstellung der Verbindungen aus Drake’s Seamless Tube anstelle von massiven Stäben minimierte auch den Materialverlust und führte zu einer erheblichen Einsparung bei der Bearbeitungszeit. Von der ersten Verbindung, die Drake hergestellt hat, hat jede einzelne den strengen Drucktest von 45 bar (650 psi) bestanden, der für diese Anwendung erforderlich ist.

Viele militärische Flugzeuganwendungen, bei denen Drakes maschinell bearbeitetes und spritzgegossenes Torlon PAI, PEEK, Ultem PEI und Ryton R-4 PPS zum Einsatz kommen, sind denen in Verkehrsflugzeugen sehr ähnlich. Dazu gehören elektrische Steckverbinder, Anschlussklemmen und Leuchtengehäuse, bei denen die Dimensionsstabilität, die Festigkeit, die Abschirmungsvorteile und die elektrischen Eigenschaften dieser Polymere entscheidende Faktoren sind. Buchsen, Lager, Rollen, Zahnräder, Schaufeln und ähnliche bewegliche und gleitende Teile werden ebenfalls aus lager- und verschleißfesten Qualitäten dieser Materialien hergestellt, um eine zuverlässige und langfristige Leistung unter extremen Bedingungen zu erzielen.

Drake's Ultra-Hochleistungspolymere in Schiffsbauteilen

Es wäre eine große Herausforderung, einen Anwendungsbereich für Hochleistungspolymere zu definieren, in dem die Zuverlässigkeit von Systemen und Komponenten wichtiger ist als bei Atom-U-Booten.

Zuverlässigkeit und Sicherheit sind das A und O.

Die Betriebsumgebung von Nuklearantrieben stellt besondere Anforderungen an die Materialien und Komponenten, die in ihrer Nähe verwendet werden. Die Bestimmung des Einflusses der Strahlung auf die Eigenschaften der Polymere ist ein Schlüsselfaktor bei der Materialauswahl.

Bei Tests mit hohen Strahlenbelastungen zeigen einige Kunststoffe einen steilen Abfall der mechanischen Eigenschaften. Die Folgen sind ein Verlust an Festigkeit und Duktilität, was auf eine hohe Wahrscheinlichkeit des Versagens bei Stress- oder Stoßbelastungen hinweist.

In Tests, die vom American Composites Manufacturing Learning Center durchgeführt und zertifiziert wurden, wurde eine breite Palette thermoplastischer Materialien, darunter Torlon PAI, PEEK und Ultem PEI, beiStrahlenbelastungen von103 bis 109 Rad getestet. Nur eine Handvoll von Materialien wies eine zufriedenstellende Eigenschaftserhaltung bei Werten von106 und höher auf. Das hochfeste Torlon 5030 PAI, ein zu 30% glasverstärktes Polymer, das von Drake Plastics in Formen extrudiert und zu Teilen verarbeitet wurde, hat die erforderlichen mechanischen Eigenschaften beibehalten, um die Tests der Behörde bei109 Rad zu bestehen – dem höchsten Wert, der bei der Bewertung von Polymermaterialien verwendet wird. Victrex PEEK, ein weiteres Hochleistungspolymer für Halbzeuge und Teile von Drake, bestand ebenfalls bei109 rad . 30 % glasverstärktes Ultem 2300 PEI, das Drake in seinen einzigartigen und effizienten Seamless Tube® Konfigurationen anbietet, zeigte eine beeindruckende Eigenschaftserhaltung bei108 rads .

Die Ingenieure der US Navy haben Torlon PAI nicht nur wegen seiner zuverlässigen Leistung bei ähnlichen Anwendungen, sondern auch wegen seiner Eigenschaften unter Strahlungseinwirkung in einer Reihe von Entwürfen von Drake Plastics für Kugelventile und Ventilsitze für ihre Atom-U-Boote spezifiziert. Dank der außergewöhnlichen Beständigkeit des Materials gegen Strahlungseinflüsse bietet Torlon PAI die für diese Komponenten geforderte hohe Druckfestigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit.

Das Entwicklungsteam von Drake Plastics erfüllte auch die Anforderung der US Navy nach einem langlebigen Material in einer Form, die für Heckrohrdichtungen verwendet werden kann. Die Lösung: Drake Seal Segments®, hergestellt aus Torlon PAI. Heute verlässt sich die wachsende Schiffsflotte der Marine auf diese bogenförmigen Dichtungskomponenten wegen ihrer hohen Druckfestigkeit, Zähigkeit und langfristigen Verschleißbeständigkeit.

Weitere Anwendungen für die Hochleistungspolymerprodukte von Drake in Marineschiffen sind elektrische Steckverbinder und Buchsen, die aus dem hochfesten und chemikalienbeständigen Ryton R-4 PPS hergestellt werden. Das Material bietet eine hervorragende elektrische und thermische Isolierung und Isolationseigenschaften, die für eine Vielzahl dieser Komponenten erforderlich sind. Auch seine chemische Beständigkeit ist bemerkenswert, denn es sind keine Lösungsmittel für das PPS-Material bekannt.

Drake Hochleistungspolymere in Militär- und Verteidigungskomponenten

  • Tragbare Raketenflossen aus 30% Kohlefaser verstärktem PEEK sind leicht, robust und steif und tragen zur Tragbarkeit, Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Waffen bei.
  • Radome profitieren von den dielektrischen Eigenschaften, der hohen Festigkeit und der höheren Temperaturbeständigkeit von KetaSpire XT920 GF30 PEEK von Solvay im Vergleich zum Standard-PEEK-Typ.
  • Die Antennenhalterungen sind aus mit Kohlefasern gefülltem PEEK gefertigt, das aufgrund seiner hervorragenden Festigkeit und elektrischen Leitfähigkeit verwendet wird.
  • Elektrische Steckverbinder verlassen sich auf die Dimensionsstabilität und die Isolations- und Dämmeigenschaften von Ryton R-4 PPS.
  • Buchsen und Lager , die aus lager- und verschleißfesten Torlon PAI- und PEEK-Typen hergestellt werden, bieten zuverlässige Leistung in Flugzeugen und Marineschiffen.
  • Aus Torlon 4203 Seamless Tube® gefertigte Zusatztanks und Luftanschlüsse verlängern die Flugreichweite von Kampfjets.
  • Aus Torlon PAI gefertigte Ventilsitze arbeiten zuverlässig und langfristig in Atom-U-Booten und anderen Marineschiffen.
  • Heckrohrdichtungen aus Torlon PAI Seal Segments® von Drake dienen der wachsenden Flotte von Marineschiffen.