Itaalia originaalseadmete valmistaja ja esimese taseme tarnija Leonardo tegid koostööd CETMA teadus- ja arendusosakonnaga, et töötada välja uusi komposiitmaterjale, masinaid ja protsesse, sealhulgas induktsioonkeevitust termoplastsete komposiitide kohapealseks konsolideerimiseks.#Trend#cleansky#f-35
Komposiitmaterjalide tootmise liider Leonardo Aerostructures toodab Boeing 787 jaoks ühes tükis keretünne. Ta töötab koos CETMAga uute tehnoloogiate väljatöötamiseks, sealhulgas pidev survevalu (CCM) ja SQRTM (alumine).Tootmistehnoloogia.Allikas |Leonardo ja CETMA
See ajaveeb põhineb minu intervjuul Stefano Corvagliaga, kes on materjaliinsener, teadus- ja arendusdirektor ning Leonardo lennukistruktuuride osakonna intellektuaalomandi juht (Grottaglie, Pomigliano, Foggia, Nola tootmisrajatised, Lõuna-Itaalia), ja intervjuul dr Silvio Pappadàga, teadustööga. insener ja juht.CETMA (Brindisi, Itaalia) ja Leonardo koostööprojekt.
Leonardo (Rooma, Itaalia) on üks maailma suurimaid tegijaid kosmose-, kaitse- ja julgeolekuvaldkonnas, käive 13,8 miljardit eurot ja üle 40 000 töötaja üle maailma.Ettevõte pakub terviklikke lahendusi õhu-, maa-, mere-, kosmose-, võrgu- ja turvasüsteemide ning mehitamata süsteemide jaoks kogu maailmas.Leonardo teadus- ja arendustegevuse investeering on ligikaudu 1,5 miljardit eurot (11% 2019. aasta tuludest), mis on lennundus- ja kaitsevaldkonna teadusinvesteeringute poolest Euroopas teisel ja maailmas neljandal kohal.
Leonardo Aerostructures toodab Boeing 787 Dreamlineri osade 44 ja 46 jaoks ühes tükis komposiittorusid.Allikas |Leonardo
Leonardo pakub oma lennundusstruktuuride osakonna kaudu maailma suuremaid tsiviillennukite programme komposiit- ja traditsioonilistest materjalidest suurte konstruktsioonikomponentide, sealhulgas kere ja saba valmistamise ja kokkupanemisega.
Leonardo Aerostructures toodab Boeing 787 Dreamlinerile komposiithorisontaalseid stabilisaatoreid.Allikas |Leonardo
Mis puutub komposiitmaterjalidesse, siis Leonardo lennundusstruktuuride osakond toodab Grottaglie tehases Boeing 787 keskse kere sektsioonide 44 ja 46 jaoks ühes tükis tünne ning Foggia tehases horisontaalseid stabilisaatoreid, mis moodustavad ligikaudu 14% lennuki 787 kerest.%.Muude komposiitkonstruktsioonidega toodete tootmine hõlmab ATR ja Airbus A220 kommertslennukite tagatiiva tootmist ja kokkupanemist Foggia tehases.Foggia toodab ka komposiitosi Boeing 767 ja sõjaliste programmide jaoks, sealhulgas Joint Strike Fighter F-35, Eurofighter Typhoon hävitaja, sõjaväe transpordilennuk C-27J ja Falco Xplorer, Falco mehitamata lennukite perekonna uusim liige. Leonardo poolt.
"Koos CETMA-ga tegeleme paljude tegevustega, näiteks termoplastiliste komposiitide ja vaigu ülekandevormimise (RTM) alal," ütles Corvaglia.„Meie eesmärk on teadus- ja arendustegevused võimalikult lühikese ajaga tootmiseks ette valmistada.Oma osakonnas (teadus- ja arendustegevuse ning IP haldamine) otsime ka häirivaid tehnoloogiaid madalama TRL-iga (tehniline valmisoleku tase, st Madalam TRL on tekkimas ja tootmisest kaugemal), kuid loodame olla konkurentsivõimelisemad ja pakkuda abi klientidele kogu maailmas. maailm."
Pappadà lisas: „Alates oma ühistest jõupingutustest oleme teinud kõvasti tööd kulude ja keskkonnamõju vähendamise nimel.Oleme avastanud, et termoplastikomposiite (TPC) on termoreaktiivsete materjalidega võrreldes vähendatud.
Corvaglia märkis: "Arendasime neid tehnoloogiaid koos Silvio meeskonnaga ja ehitasime mõned automatiseeritud aku prototüübid, et neid tootmises hinnata."
"CCM on suurepärane näide meie ühistest jõupingutustest," ütles Pappadà."Leonardo on tuvastanud teatud termoreaktiivsetest komposiitmaterjalidest valmistatud komponendid.Koos uurisime nende komponentide pakkumise tehnoloogiat TPC-s, keskendudes kohtadele, kus lennukis on palju osi, näiteks splaissistruktuurid ja lihtsad geomeetrilised kujundid.Püstised."
Osad, mis on valmistatud CETMA pideva survevalu tootmisliini abil.Allikas |"CETMA: Itaalia komposiitmaterjalide teadus- ja arendustegevuse innovatsioon"
Ta jätkas: "Me vajame uut tootmistehnoloogiat, millel on madal hind ja kõrge tootlikkus."Ta tõi välja, et varem tekkis ühe TPC komponendi valmistamisel suur hulk jäätmeid.„Niisiis valmistasime mitteisotermilise survevalu tehnoloogial põhineva võrgusilma, kuid jäätmete vähendamiseks tegime mõned uuendused (patendi ootel).Projekteerisime selleks täisautomaatse agregaadi ja siis ehitas selle meile üks Itaalia firma.“
Pappadà sõnul suudab seade toota Leonardo disainitud komponente, "üks komponent iga 5 minuti järel, töötades 24 tundi ööpäevas".Tema meeskond pidi aga seejärel välja mõtlema, kuidas toorikuid toota.Ta selgitas: "Alguses vajasime lamedat lamineerimisprotsessi, sest see oli tol ajal kitsaskoht.""Niisiis, meie protsess algas toorikuga (laminaat) ja seejärel kuumutati seda infrapunaahjus (IR)., Ja seejärel panna vormimiseks ajakirjandusse.Lamelaminaate toodetakse tavaliselt suurte presside abil, mis nõuavad 4-5 tundi tsükliaega.Otsustasime uurida uut meetodit, mis võimaldab lamedaid laminaate kiiremini toota.Seetõttu arendasime Leonardos inseneride toel CETMA-s välja suure tootlikkusega CCM-i tootmisliini.Vähendasime tsükli kestust 1 m 1 m osa võrra 15 minutini.Oluline on see, et see on pidev protsess, nii et saame toota piiramatu pikkusega.
SPARE progressiivse rullvormimisliini infrapuna-termokaamera (IRT) kaamera aitab CETMA-l mõista temperatuurijaotust tootmisprotsessi ajal ja genereerida 3D-analüüsi, et kontrollida arvutimudelit CCM-i arendusprotsessi ajal.Allikas |"CETMA: Itaalia komposiitmaterjalide teadus- ja arendustegevuse innovatsioon"
Kuidas aga võrrelda seda uut toodet CCM-iga, mida Xperion (nüüd XELIS, Markdorf, Saksamaa) on kasutanud üle kümne aasta?Pappadà ütles: "Oleme välja töötanud analüütilised ja numbrilised mudelid, mis suudavad ennustada defekte, nagu tühimikud."„Oleme teinud koostööd Leonardo ja Salento ülikooliga (Lecce, Itaalia), et mõista parameetreid ja nende mõju kvaliteedile.Me kasutame neid mudeleid selle uue CCM-i väljatöötamiseks, kus meil võib olla kõrge paksus, aga ka kõrge kvaliteet.Nende mudelitega ei saa me mitte ainult optimeerida temperatuuri ja rõhku, vaid optimeerida ka nende rakendusmeetodit.Temperatuuri ja rõhu ühtlaseks jaotamiseks saate välja töötada palju tehnikaid.Siiski peame mõistma nende tegurite mõju komposiitstruktuuride mehaanilistele omadustele ja defektide kasvule.
Pappadà jätkas: „Meie tehnoloogia on paindlikum.Samamoodi töötati CCM välja 20 aastat tagasi, kuid selle kohta puudub teave, sest vähesed ettevõtted, kes seda kasutavad, ei jaga teadmisi ja teadmisi.Seetõttu peame alustama nullist, lähtudes ainult meie arusaamast komposiitmaterjalidest ja töötlemisest.
"Me töötame praegu läbi siseplaanid ja töötame klientidega, et leida nende uute tehnoloogiate komponendid," ütles Corvaglia."Need osad tuleb enne tootmise alustamist ümber kujundada ja ümber kvalifitseerida."Miks?«Eesmärk on muuta lennuk võimalikult kergeks, kuid konkurentsivõimelise hinnaga.Seetõttu peame optimeerima ka paksust.Siiski võime avastada, et üks osa võib kaalu vähendada või tuvastada mitu sarnase kujuga osa, mis võib säästa palju raha.
Ta kordas, et siiani on see tehnoloogia olnud väheste inimeste käes."Kuid oleme nende protsesside automatiseerimiseks välja töötanud alternatiivsed tehnoloogiad, lisades täiustatud pressliistu.Panime lameda laminaadi sisse ja seejärel võtame osa sellest välja, kasutusvalmis.Meil on käimas osade ümberkujundamine ja lamedate või profileeritud osade väljatöötamine.CCM-i etapp.
"Meil on nüüd CETMA-s väga paindlik CCM-i tootmisliin," ütles Pappadà."Siin saame rakendada erinevaid surveid, et saavutada keerukaid kujundeid.Tootesari, mida arendame koos Leonardoga, on rohkem keskendunud selle konkreetsetele nõutavatele komponentidele.Usume, et keerukamate kujundite asemel saab lamedate ja L-kujuliste nööride jaoks kasutada erinevaid CCM-i jooni.Võrreldes praegu keerukate geomeetriliste TPC osade tootmiseks kasutatavate suurte pressidega, saame sel viisil seadmete maksumuse hoida madalal.
CETMA kasutab CCM-i süsinikkiust/PEKK-i ühesuunalisest lindist nööride ja paneelide tootmiseks ning seejärel selle kiilukimbu demonstraatori induktsioonkeevitamist, et ühendada need EURECATi juhitavas projektis Clean Sky 2 KEELBEMAN.Allikas|"Teostatakse termoplastiliste kiiltalade keevitamise demonstratsioon."
"Induktsioonkeevitus on komposiitmaterjalide puhul väga huvitav, kuna temperatuuri saab väga hästi reguleerida ja kontrollida, soojenemine on väga kiire ja juhtimine väga täpne," rääkis Pappadà.„Koos Leonardoga töötasime välja induktsioonkeevituse TPC komponentide ühendamiseks.Kuid nüüd kaalume induktsioonkeevituse kasutamist TPC-lindi in situ konsolideerimiseks (ISC).Selleks oleme välja töötanud uue süsinikkiust teibi, seda saab spetsiaalse masinaga induktsioonkeevitusega väga kiiresti soojendada.Lint kasutab sama alusmaterjali kui kaubanduslik lint, kuid sellel on elektromagnetilise kuumutamise parandamiseks erinev arhitektuur.Mehaaniliste omaduste optimeerimisel kaalume ka protsessi, et proovida täita erinevaid nõudeid, näiteks kuidas neid automatiseerimise kaudu kulutõhusalt ja tõhusalt toime tulla.
Ta tõi välja, et hea tootlikkusega TPC lindiga on raske ISC-d saavutada.“Selleks, et seda tööstuslikus tootmises kasutada, tuleb kiiremini soojendada ja jahutada ning survet avaldada väga kontrollitult.Seetõttu otsustasime kasutada induktsioonkeevitust, et soojendada ainult väikest pinda, kus materjal on tihendatud, ja ülejäänud laminaate hoitakse külmas.Pappadà ütleb, et monteerimiseks kasutatava induktsioonkeevituse TRL on kõrgem.“
Kohapealne integreerimine induktsioonkuumutusega tundub äärmiselt häiriv – praegu ei tee seda avalikult ükski teine originaalseadmete valmistaja ega tasandi tarnija."Jah, see võib olla häiriv tehnoloogia," ütles Corvaglia.“Oleme taotlenud masinale ja materjalidele patente.Meie eesmärk on termoreaktiivsete komposiitmaterjalidega võrreldav toode.Paljud inimesed proovivad kasutada TPC-d AFP (Automatic Fiber Placement) jaoks, kuid teine samm tuleb kombineerida.Geomeetria osas on see suur piirang kulude, tsükliaja ja osa suuruse osas.Tegelikult võime muuta viisi, kuidas toodame kosmoseosade tootmist.
Lisaks termoplastidele jätkab Leonardo RTM-tehnoloogia uurimist.“See on järjekordne valdkond, kus teeme koostööd CETMA-ga ning vanal tehnoloogial (antud juhul SQRTM) põhinevad uued arendused on patenteeritud.Kvalifitseeritud vaigu ülekandevormid, mille algselt töötas välja Radius Engineering (Salt Lake City, Utah, USA) (SQRTM).Corvaglia ütles: „Oluline on kasutada autoklaavi (OOA) meetodit, mis võimaldab meil kasutada juba kvalifitseeritud materjale.„See võimaldab meil kasutada ka tuntud omaduste ja omadustega prepregtooteid.Oleme seda tehnoloogiat kasutanud lennuki aknaraamide projekteerimiseks, demonstreerimiseks ja patendi taotlemiseks.“
Vaatamata COVID-19-le töötleb CETMA endiselt Leonardo programmi, siin on näidatud SQRTM-i kasutamine lennuki aknakonstruktsioonide valmistamiseks, et saavutada defektideta komponente ja kiirendada eelvormimist võrreldes traditsioonilise RTM-tehnoloogiaga.Seetõttu saab Leonardo ilma täiendava töötlemiseta asendada keerukad metallosad võrkkomposiitdetailidega.Allikas |CETMA, Leonardo.
Pappadà märkis: "See on ka vanem tehnoloogia, kuid kui lähete võrku, ei leia te selle tehnoloogia kohta teavet."Taaskord kasutame protsessiparameetrite ennustamiseks ja optimeerimiseks analüütilisi mudeleid.Selle tehnoloogia abil saame saavutada hea vaigu jaotuse – kuivad alad või vaigu kogunemiseta – ja peaaegu nulli poorsuse.Kuna me saame kontrollida kiusisaldust, saame toota väga kõrgeid struktuurseid omadusi ja tehnoloogiat saab kasutada keerukate kujundite tootmiseks.Kasutame samu materjale, mis vastavad autoklaavis kõvenemise nõuetele, kuid kasutame OOA meetodit, kuid võite otsustada ka kiirkõvastuva vaiku kasuks, et lühendada tsükli aega mõne minutini.“
"Isegi praeguse prepregiga oleme vähendanud kõvenemisaega," ütles Corvaglia.«Näiteks võrreldes tavalise 8-10-tunnise autoklaavitsükliga saab selliste osade puhul nagu aknaraamid SQRTM-i kasutada 3-4 tundi.Osadele rakendatakse otse soojust ja survet ning küttemass on väiksem.Lisaks on vedela vaigu kuumenemine autoklaavis õhust kiirem, samuti on osade kvaliteet suurepärane, mis on eriti kasulik keerukate kujundite puhul.Ei mingit ümbertööd, peaaegu null tühimikku ja suurepärane pinnakvaliteet, sest tööriist on Control it, mitte vaakumkotis.
Leonardo kasutab uuenduste tegemiseks mitmesuguseid tehnoloogiaid.Tehnoloogia kiire arengu tõttu usub ta, et investeering kõrge riskiga teadus- ja arendustegevusse (madal TRL) on tulevaste toodete jaoks vajalike uute tehnoloogiate väljatöötamiseks hädavajalik, mis ületab olemasolevate toodete järkjärgulist (lühiajalist) arendusvõimet. .Leonardo 2030. aasta teadus- ja arendustegevuse üldplaan ühendab endas sellist lühi- ja pikaajaliste strateegiate kombinatsiooni, mis on ühtne visioon jätkusuutlikust ja konkurentsivõimelisest ettevõttest.
Selle plaani osana käivitab ta Leonardo Labsi, rahvusvahelise teadus- ja arendustegevusele ning innovatsioonile pühendatud ettevõtete teadus- ja arendustegevuse laborite võrgustiku.Aastaks 2020 soovib ettevõte avada esimesed kuus Leonardo laborit Milanos, Torinos, Genovas, Roomas, Napolis ja Tarantos ning värbab 68 teadlast (Leonardo teadur), kellel on oskused järgmistes valdkondades: 36 autonoomset intelligentset süsteemi tehisintellekti positsioonid, 15 suurandmete analüüsi, 6 kõrgjõudlusega andmetöötlust, 4 lennuplatvormi elektrifitseerimist, 5 materjali ja struktuuri ning 2 kvanttehnoloogiat.Leonardo Laboratory hakkab täitma innovatsioonipostituse ja Leonardo tulevikutehnoloogia looja rolli.
Väärib märkimist, et Leonardo lennukites turustatavat tehnoloogiat võidakse rakendada ka selle maismaa- ja mereosakondades.Olge kursis, et saada rohkem värskendusi Leonardo kohta ja selle võimalikku mõju komposiitmaterjalidele.
Maatriks seob kiududega tugevdatud materjali, annab komposiitkomponendile selle kuju ja määrab selle pinnakvaliteedi.Komposiitmaatriks võib olla polümeer, keraamiline, metall või süsinik.See on valikujuhend.
Komposiitrakenduste puhul asendavad need õõnsad mikrostruktuurid suure osa mahust väikese kaaluga ning suurendavad töötlemismahtu ja toote kvaliteeti.
Postitusaeg: 09.09.2021