HexMC®  is  a  combina0on  of  a  new  material  form  and  associated  string  of  innova0ve  technologies  to  make  structural  and  complex  shaped  parts  that  that  could  not  be  produced  economically  with  exis0ng  high  performance  materials  and  processes.        HexMC®  bridges  the  cost/performance  gap  between  sheet  molding  compound  widely  used  in  automo0ve  (inexpensive  but  low  performance)  and  con0nuous  fiber  prepreg  (high  performance  but  expensive).        The  aerospace  version  of  HexMC®  starts  with  a  very  well  characterized  (AS4/8552)  aerospace  grade  unidirec0onal  (UD)  prepreg  that  is  slit  and  cut  into  50mm  long  x  8mm  wide  “chips”.  The  chips  are  then  used  to  form  a  transverse  isotropic  mat  (same  proper0es  in  any  direc0on  within  the  plan  of  the  material).      The  mat  created  is  easily  preformed  and  is  equivalent  in  thickness  to  a  quasi-­‐isotropic  (QI)  laminate  made  of  8  UD  plies,  therefore  greatly  reducing  labor.      The  HexMC®  material  form  and  associated  processing  techniques  preserve  the  fiber  orienta0on  (and  fiber  volume)  while  molding  the  parts  by  “flowing”  (moving)  the  chips  slightly  under  pressure  and  temperature.              The  low  flow  of  the  HexMC®  chips  also  allows  the  preforms  to  fill  the  mold  boundaries  producing  “net  shape”  parts  and  elimina0ng  expensive  trimming  required  with  other  molding  processes.  Parts  are  in  the  press  for  about  20minutes,  much  shorter  0me  than  tradi0onal  aerospace  composite  materials  and  processes.      Delamina0on  or  other  issues  associated  with  tradi0onal  laminar  composite  construc0on  do  not  exist  with  HexMC®  since  HexMC®  does  not  have  a  (inter-­‐laminar)  path  to  ini0ate  and  propagate  damage  easily  like  standard  composites.  This  lack  of  well  defined  inter-­‐laminar  path  in  HexMC®  results  in  very  high  resistance  to    damage  and  failure  propaga0on  in  HexMC®.  HexMC®  is  insensi0ve  to  holes,  damage  and  defects  (no  stress  concentra0on),  and  is  extremely  fa0gue  resistant.  HexMC®  can  also  be  machined  without  any  effect  on  proper0es.        In  addi0on  to  the  material  itself,  Hexcel  also  developed  a  number  of  technologies  including  mold  design,  molding  processes  to  preserve  the  mat  proper0es  during  molding.  Material  design  allowables,  structural  analysis  methods  and  non-­‐destruc0ve  analysis  techniques  were  also  developed.        HexMC®  is  the  first  discon0nuous  fiber  composite  to  be  used  for  aerospace  primary  structure  applica0ons,  displacing  forged  and/or  machined  aluminum,  0tanium  and  stainless  steel  parts.      

HexMC®  Molded  Carbon  Fiber/Epoxy  Composite  Parts  

As  new  genera<on  commercial  aircra>  and  jet  engines  increasingly  use  carbon  fiber  composites  for  large  flight  cri<cal  structures,  a  number  of  smaller  complex  geometry  parts  are  required  to  connect  these  structures  together.    In  the  past  these  connector  parts  have  been  machined,  cast  or  forged  from  aluminium,  <tanium  or  steel.    However,  Aluminium  parts  are  sensi<ve  to  fa<gue  and  corrosion  and  require  frequent  inspec<on  and  maintenance.  Steel  is  heavy  and  sensi<ve  to  corrosion  while  Titanium  adds  significant  weight  and  cost.  HexMC®  enables  complex  shapes  to  be  manufactured  in  cost-­‐effec<ve  series  produc<on  while  providing  weight  savings  that  are  comparable  to  those  tradi<onally  achieved  with  aerospace  carbon/epoxy  prepregs.  The  resul<ng  weight-­‐savings  reduce  fuel  consump<on  and  increase  aircra>  payload.    

HexMC®  has  now  become  baseline  for  a  large  number  of  primary  structures  on  the  new  genera0on  of  commercial  airplanes,  enabling  complex  shapes  to  be  manufactured  in  series  produc0on  while  providing  weight  savings  that  are  comparable  to  those  achieved  with  aerospace  carbon/epoxy  prepregs.  

Boeing  787  

Bruno  Boursier,    Hexcel  R&T  Manager    and    HexMC®  Business  Development  Manager,  Hexcel  Corpora0on  www.hexcel.com  

     HexMC®  is  used  to  great  effect  on  the  Boeing  787  Dreamliner,  the  first  of  which  was  delivered  to  ANA  in  Japan  on  September  26th  2011.  HexMC®  offers  low  density,  with  good  strength  and  s0ffness  proper0es,  enabling  complex  shapes  that  would  previously  have  had  to  be  machined  or  forged  from  metal  to  be  manufactured  in  composites  in  cost-­‐effec0ve  series  produc0on.  HexMC®  parts  provide  weight  savings  that  are  comparable  to  those  achieved  with  aerospace  carbon/epoxy  prepregs.      Hundreds  of  HexMC®  parts  have  been  cer0fied  for  the  787  Dreamliner  including  Window  Frames,  Brackets,  Fibngs,  Gussets,  Clips/Cleats,  Intercostals  and  Pans.  The  HexMC®  window  frame  has  a  significant  impact  on  two  key  characteris0cs  of  the  Dreamliner.  The  new  low  density,  high  strength  composite  frame  results  in  almost  a  50  percent  weight  saving  over  a  tradi0onal  aluminum  frame.  In  addi0on,  the  frame  offers  superior  damage  tolerance.  

     New  components  to  benefit  from  HexMC®  are  the  Outlet  Guide  Vanes  for  the  GE-­‐Honda  HF120  turbofan.  The  concept  design  of  the  OGV  was  developed  by  Honda  and  the  manufacturing  of  them  was  jointly  developed  by  GE  Honda  and  Hexcel  successfully.  Each  engine  has  42  OGVs,  which  are  great  candidates  to  benefit  from  HexMC®  technology  while  providing  weight  savings  that  are  comparable  to  -­‐  or  beher  than  –  those  achieved  with  other  aerospace  carbon/epoxy  solu0ons.  The  GE-­‐Honda  HF120  turbofan  has  a  robust,  simplified  design  to  deliver  greater  payload,  longer  range  and  outstanding  durability  for  business  jets.  The  use  of  HexMC®  contributes  to  the  weight  reduc0ons  which,  together  with  an  innova0ve  3D  aerodynamic  design,  provide  enhanced  efficiency  and  op0mize  operability.  

Hundreds  of  HexMC  parts  are  qualified  for  the  Boeing  787  

Structural  analysis    of  HexMC    part  

Fa;gue  tes;ng  of  an  OGV  

Structural  analysis  of  HexMC  part    

www.JECcomposites.com