Verbesserte Befestigung und Delaminierungsreparatur von Verbundlaminaten mit hierarchischen thermoplastischen Verbundnieten

Flugzeuge benötigen zahlreiche Verbundteile, die mit Nieten befestigt werden. Diese Nietenbefestigungsprozesse haben jedoch mehrere Nachteile, einschließlich Delaminierung während des Bohrens, erhöhtem Gewicht, galvanischer Korrosion bei metallischen Nieten und Missverhältnis in der thermischen Expansion. Hier entwickeln die Autoren hierarchische, mit Kohlenstofffasern verstärkte thermoplastische (CFRTP) Nieten unter Verwendung von MWCNT für hohe Festigkeit und verbesserte elektrische/thermische Leitfähigkeit mit 907 S/m und 0,750 W/m∙K. Das leitende Netzwerk aus MWCNT und Kohlenstofffaser ermöglichte den induktionsunterstützten Befestigungsprozess. Die optimale hierarchische Struktur und die Bedingungen des Befestigungsprozesses wurden mithilfe eines Entwicklungsrahmens mit numerischer Modellierung und Experimenten untersucht. Die befestigten CFRTP-Nieten wiesen eine maximale Tragfähigkeit von 35 % höher auf als herkömmliche Aluminium-Nieten, bei einer Gewichtsreduzierung von 43 %.