Az olasz OEM és Tier 1 beszállító Leonardo együttműködött a CETMA K+F részlegével új kompozit anyagok, gépek és eljárások kifejlesztésében, beleértve az indukciós hegesztést a hőre lágyuló kompozitok helyszíni konszolidálásához.#Trend#tiszta#f-35
A Leonardo Aerostructures, a kompozit anyagok gyártásában vezető vállalat, egy darabból álló törzshordókat gyárt a Boeing 787-hez. A CETMA-val együttműködve új technológiákat fejleszt ki, beleértve a folyamatos kompressziós fröccsöntést (CCM) és az SQRTM-et (alul).Gyártástechnológia.Forrás |Leonardo és a CETMA
Ez a blog Stefano Corvagliával, a Leonardo repülőgép-szerkezeti részlegének (Grottaglie, Pomigliano, Foggia, Nola gyáregységei, Dél-Olaszország) anyagmérnökével, kutatás-fejlesztési igazgatójával és szellemi tulajdonának menedzseremmel készült interjúmon, valamint Dr. Silvio Pappadàval, kutatással készült interjún alapul. mérnök és fej.Együttműködési projekt a CETMA (Brindisi, Olaszország) és a Leonardo között.
A Leonardo (Róma, Olaszország) a világ egyik legjelentősebb szereplője az űrhajózás, a védelem és a biztonság területén, 13,8 milliárd eurós forgalmával és világszerte több mint 40 000 alkalmazottal.A cég átfogó megoldásokat kínál a légi, szárazföldi, tengeri, űr-, hálózati és biztonsági, valamint pilóta nélküli rendszerekre világszerte.A Leonardo kutatás-fejlesztési befektetése hozzávetőlegesen 1,5 milliárd euró (a 2019-es bevétel 11%-a), ami Európában a második, a világon pedig a negyedik helyet foglalja el a repülési és védelmi területeken végzett kutatási beruházások tekintetében.
A Leonardo Aerostructures egy darabból álló kompozit törzshordókat gyárt a Boeing 787 Dreamliner 44. és 46. részéhez.Forrás |Leonardo
A Leonardo a légiközlekedési szerkezeti osztályán keresztül biztosítja a világ legnagyobb polgári repülőgép-programjainak kompozit és hagyományos anyagokból készült nagy szerkezeti elemek gyártását és összeszerelését, beleértve a törzset és a farokat.
A Leonardo Aerostructures kompozit vízszintes stabilizátorokat gyárt a Boeing 787 Dreamlinerhez.Forrás |Leonardo
Ami a kompozit anyagokat illeti, a Leonardo Aerospace Structure Division részlege „egy darabból álló hordókat” gyárt a Boeing 787 központi törzsének 44-es és 46-os részéhez Grottaglie-i üzemében, valamint vízszintes stabilizátorokat Foggia üzemében, ami a 787-es törzs körülbelül 14%-át teszi ki.%.Az egyéb kompozit szerkezetű termékek gyártása magában foglalja az ATR és az Airbus A220 kereskedelmi repülőgépek hátsó szárnyának gyártását és összeszerelését Foggia gyárában.A Foggia a Boeing 767-hez és a katonai programokhoz is gyárt összetett alkatrészeket, köztük a Joint Strike Fighter F-35-öt, az Eurofighter Typhoon vadászgépet, a C-27J katonai szállító repülőgépet és a Falco Xplorert, a Falco pilóta nélküli repülőgép-család legújabb tagját. írta Leonardo.
„A CETMA-val együtt számos tevékenységet végzünk, például hőre lágyuló kompozitok és gyantatranszfer-öntés (RTM) terén” – mondta Corvaglia.„Célunk, hogy a K+F tevékenységet a lehető legrövidebb időn belül felkészítsük a termelésre.Osztályunkon (K+F és IP menedzsment) szintén törekszünk az alacsonyabb TRL-lel (technikai készenléti szint, azaz, Az alacsonyabb TRL kialakulóban lévő és a termeléstől távolabb lévő) diszruptív technológiákra is törekszünk, de reméljük, hogy versenyképesebbek leszünk, és segítséget nyújtunk az ügyfeleknek világ."
Pappadà hozzátette: „Közös erőfeszítéseink óta keményen dolgozunk a költségek és a környezetterhelés csökkentése érdekében.Azt találtuk, hogy a hőre lágyuló kompozitok (TPC) mennyisége csökkent a hőre keményedő anyagokhoz képest.”
Corvaglia rámutatott: „Ezeket a technológiákat Silvio csapatával együtt fejlesztettük ki, és építettünk néhány automatizált akkumulátor prototípust, hogy értékeljük őket a gyártás során.”
„A CCM nagyszerű példa közös erőfeszítéseinkre” – mondta Pappadà.„Leonardo azonosított bizonyos hőre keményedő kompozit anyagokból készült alkatrészeket.Együtt vizsgáltuk meg ezen alkatrészek TPC-ben való biztosításának technológiáját, azokra a helyekre összpontosítva, ahol nagyszámú alkatrész található a repülőgépen, mint például a splicing szerkezetek és az egyszerű geometriai formák.Állványok.”
A CETMA folyamatos préselési gyártósorával gyártott alkatrészek.Forrás |„CETMA: olasz kompozit anyagok kutatás-fejlesztési innovációja”
Így folytatta: „Új gyártási technológiára van szükségünk alacsony költséggel és magas termelékenységgel.”Kiemelte, hogy korábban egyetlen TPC alkatrész gyártása során nagy mennyiségű hulladék keletkezett.„Tehát nem izotermikus préselési technológián alapuló hálóformát állítottunk elő, de néhány újítást (szabadalmaztatás alatt) hajtottunk végre a hulladék csökkentése érdekében.Erre terveztünk egy teljesen automata egységet, majd egy olasz cég megépítette nekünk."
Pappadà szerint az egység képes Leonardo által tervezett alkatrészeket gyártani, „5 percenként egy alkatrészt, a nap 24 órájában”.Csapatának azonban ezután ki kellett találnia az előformák előállítását.Kifejtette: „Kezdetben lapos laminálási eljárásra volt szükségünk, mert akkoriban ez volt a szűk keresztmetszet.”„Tehát a folyamatunk egy üres lappal (lapos laminátummal) indult, majd infravörös (IR) sütőben melegítettük., És akkor tedd a présbe formázáshoz.A lapos laminátumokat általában nagy présekkel állítják elő, amelyek 4-5 órás ciklusidőt igényelnek.Úgy döntöttünk, hogy tanulmányozunk egy új módszert, amellyel gyorsabban lehet lapos laminátumokat készíteni.Ezért a Leonardo-ban mérnökök támogatásával kifejlesztettünk egy nagy termelékenységű CCM gyártósort a CETMA-ban.Az 1 m-es ciklusidőt 1 m-es részekkel 15 percre csökkentettük.Ami fontos, hogy ez egy folyamatos folyamat, így korlátlan hosszúságot tudunk gyártani.”
A SPARE progresszív hengeralakító vonal infravörös hőkamerája (IRT) segít a CETMA-nak megérteni a hőmérséklet-eloszlást a gyártási folyamat során, és 3D elemzést készít a számítógépes modell ellenőrzéséhez a CCM fejlesztési folyamata során.Forrás |„CETMA: olasz kompozit anyagok kutatás-fejlesztési innovációja”
De hogyan viszonyul ez az új termék az Xperion (ma XELIS, Markdorf, Németország) több mint tíz éve használt CCM-hez?Pappadà elmondta: "Analitikai és numerikus modelleket fejlesztettünk ki, amelyek képesek előre jelezni a hibákat, például az üregeket."„Együttműködtünk Leonardo-val és a Salento Egyetemmel (Lecce, Olaszország), hogy megértsük a paramétereket és azok minőségre gyakorolt hatását.Ezekkel a modellekkel fejlesztjük ezt az új CCM-et, ahol nagy vastagságú, de kiváló minőséget is elérhetünk.Ezekkel a modellekkel nem csak a hőmérsékletet és a nyomást tudjuk optimalizálni, hanem az alkalmazási módjukat is.Számos technikát dolgozhat ki a hőmérséklet és a nyomás egyenletes elosztására.Meg kell értenünk azonban ezeknek a tényezőknek a hatását a kompozit szerkezetek mechanikai tulajdonságaira és a hibák növekedésére.
Pappadà így folytatta: „Technológiánk rugalmasabb.Hasonlóan, a CCM-et 20 éve fejlesztették ki, de nincs róla információ, mert az a néhány cég, amely használja, nem osztja meg egymással tudását és szakértelmét.Ezért a nulláról kell kezdenünk, csak a kompozit anyagokkal és a feldolgozással kapcsolatos ismereteink alapján.”
„Most dolgozunk a belső terveken, és együttműködünk az ügyfelekkel, hogy megtaláljuk ezen új technológiák összetevőit” – mondta Corvaglia.„Lehet, hogy ezeket az alkatrészeket újra kell tervezni és újra kell minősíteni a gyártás megkezdése előtt.”Miért?„A cél az, hogy a repülőgép a lehető legkönnyebb legyen, de versenyképes áron.Ezért a vastagságot is optimalizálnunk kell.Azonban azt tapasztalhatjuk, hogy egy alkatrész csökkentheti a súlyt, vagy több hasonló alakú alkatrészt azonosíthat, ami sok pénzt takaríthat meg.”
Megismételte, hogy eddig ez a technológia néhány ember kezében volt.„De alternatív technológiákat fejlesztettünk ki e folyamatok automatizálására fejlettebb préslécek hozzáadásával.Lapos laminátumot teszünk bele, majd kiszedünk belőle egy részt, használatra készen.Folyamatban van az alkatrészek újratervezése és lapos vagy profilozott alkatrészek fejlesztése.A CCM szakasza.”
„Most már nagyon rugalmas CCM gyártósorral rendelkezünk a CETMA-ban” – mondta Pappadà.„Itt szükség szerint különböző nyomásokat alkalmazhatunk összetett formák eléréséhez.A Leonardo-val közösen kifejlesztett termékcsalád nagyobb hangsúlyt fektet a szükséges összetevők kielégítésére.Úgy gondoljuk, hogy a bonyolultabb formák helyett különböző CCM-vonalak használhatók lapos és L-alakú húrokhoz.Ily módon a jelenleg összetett geometriai TPC-alkatrészek előállításához használt nagy présekhez képest a berendezés költségét alacsonyan tudjuk tartani.”
A CETMA CCM-et használ szénszálas/PEKK egyirányú szalagból húrok és panelek előállítására, majd ennek a gerinckötegnek a demonstrátorának indukciós hegesztésével köti össze őket az EURECAT által irányított Clean Sky 2 KEELBEMAN projektben.Forrás|"Elkészült egy bemutató a hőre lágyuló gerendák hegesztésére."
„Az indukciós hegesztés nagyon érdekes a kompozit anyagoknál, mert a hőmérséklet nagyon jól állítható és szabályozható, a melegítés nagyon gyors és a szabályozás nagyon precíz” – mondta Pappadà.„A Leonardo-val közösen kifejlesztettük az indukciós hegesztést a TPC alkatrészek összekapcsolására.Most azonban fontolgatjuk az indukciós hegesztés alkalmazását a TPC szalag in situ konszolidációjához (ISC).Ennek érdekében kifejlesztettünk egy új szénszálas szalagot, amely speciális géppel indukciós hegesztéssel nagyon gyorsan felmelegíthető.A szalag ugyanazt az alapanyagot használja, mint a kereskedelmi szalag, de az elektromágneses melegítés javítása érdekében eltérő felépítésű.A mechanikai tulajdonságok optimalizálása során azt a folyamatot is mérlegeljük, hogy megpróbáljunk megfelelni a különböző követelményeknek, például hogyan kezeljük ezeket költséghatékonyan és hatékonyan az automatizálás révén.”
Rámutatott, hogy nehéz jó termelékenység mellett TPC szalaggal ISC-t elérni.„Ahhoz, hogy ipari termelésre használhassuk, gyorsabban kell felmelegíteni és hűteni, és nagyon ellenőrzött módon kell nyomást kifejteni.Ezért úgy döntöttünk, hogy indukciós hegesztéssel csak egy kis területet melegítünk fel, ahol az anyag megszilárdul, a többi réteget pedig hidegen tartjuk.”Pappadà azt mondja, hogy az összeszereléshez használt indukciós hegesztés TRL-je magasabb."
Az indukciós fűtést alkalmazó helyszíni integráció rendkívül zavarónak tűnik – jelenleg egyetlen más OEM vagy beszállító sem csinál ilyet nyilvánosan.„Igen, ez bomlasztó technológia lehet” – mondta Corvaglia.„Szabadalmat kértünk a gépre és az anyagokra.Célunk a hőre keményedő kompozit anyagokhoz hasonló termék.Sokan a TPC-t próbálják használni az AFP-hez (Automatic Fiber Placement), de a második lépést kombinálni kell.A geometria szempontjából ez nagy korlát a költségek, a ciklusidő és az alkatrészméret tekintetében.Valójában megváltoztathatjuk a repülőgép-alkatrészek gyártásának módját.”
A hőre lágyuló műanyagok mellett Leonardo folytatja az RTM technológia kutatását.„Ez egy másik terület, ahol együttműködünk a CETMA-val, és a régi technológián (jelen esetben SQRTM) alapuló új fejlesztéseket szabadalmaztatták.Minősített gyantatranszfer öntőformák, amelyeket eredetileg a Radius Engineering (Salt Lake City, Utah, USA) fejlesztett ki (SQRTM).Corvaglia elmondta: „Fontos, hogy rendelkezzünk egy autokláv (OOA) módszerrel, amely lehetővé teszi számunkra, hogy már minősített anyagokat használjunk.„Ez azt is lehetővé teszi, hogy jól ismert tulajdonságokkal és tulajdonságokkal rendelkező prepregeket használjunk.Ezt a technológiát használtuk repülőgép-ablakkeretek tervezésére, bemutatására és szabadalmi bejelentésére."
A COVID-19 ellenére a CETMA még mindig feldolgozza a Leonardo programot, itt bemutatjuk az SQRTM felhasználását repülőgép-ablakszerkezetek készítésére, hogy hibamentes alkatrészeket érjenek el, és felgyorsítsák az előformázást a hagyományos RTM technológiához képest.Ezért a Leonardo az összetett fém alkatrészeket hálós kompozit alkatrészekre cserélheti további feldolgozás nélkül.Forrás |CETMA, Leonardo.
Pappadà rámutatott: „Ez is egy régebbi technológia, de ha felmegy az internetre, nem talál információt erről a technológiáról.”Ismét analitikus modelleket használunk a folyamatparaméterek előrejelzésére és optimalizálására.Ezzel a technológiával jó gyantaeloszlást érhetünk el - nincs száraz terület vagy gyanta felhalmozódás - és szinte nulla porozitás.Mivel tudjuk szabályozni a rosttartalmat, nagyon magas szerkezeti tulajdonságokat tudunk előállítani, és a technológia segítségével összetett formák is előállíthatók.Ugyanazokat az anyagokat használjuk, amelyek megfelelnek az autoklávos kikeményedési követelményeknek, de az OOA módszert alkalmazzuk, de dönthet úgy is, hogy gyorsan kikeményedő gyantát használ a ciklusidő néhány percre való lerövidítésére."
„Még a jelenlegi prepreg esetében is csökkentettük a kikeményedési időt” – mondta Corvaglia.„Például a normál 8-10 órás autokláv ciklushoz képest az olyan alkatrészeknél, mint az ablakkeretek, az SQRTM 3-4 órán keresztül használható.A hő és a nyomás közvetlenül az alkatrészekre hat, és a fűtőtömeg kisebb.Emellett az autoklávban a folyékony gyanta felmelegedése gyorsabb, mint a levegőé, és az alkatrészek minősége is kiváló, ami különösen előnyös összetett formák esetén.Nincs utómunka, szinte nulla üreg és kiváló felületi minőség, mert a szerszám a Control it-ben van, nem a vákuumzsákban.
Leonardo különféle technológiákat használ az innovációra.A technológia gyors fejlődése miatt úgy véli, hogy a magas kockázatú K+F-be (alacsony TRL) történő befektetés elengedhetetlen a jövő termékeihez szükséges új technológiák kifejlesztéséhez, ami meghaladja a meglévő termékek által már meglévő inkrementális (rövid távú) fejlesztési képességeket. .A Leonardo 2030-as K+F-főterve a rövid távú és hosszú távú stratégiák ilyen kombinációját ötvözi, ami egységes jövőkép egy fenntartható és versenyképes vállalat számára.
E terv részeként elindítja a Leonardo Labs nemzetközi vállalati K+F laboratóriumi hálózatot, amely a kutatás-fejlesztéssel és az innovációval foglalkozik.2020-ra a vállalat megkísérli megnyitni az első hat Leonardo laboratóriumot Milánóban, Torinóban, Genovában, Rómában, Nápolyban és Tarantóban, és 68 kutatót (Leonardo kutatói ösztöndíjat) vesz fel, akik a következő területeken jártasak: 36 autonóm intelligens rendszer mesterséges intelligencia pozíciók, 15 big data elemzés, 6 nagy teljesítményű számítástechnika, 4 repülőplatform villamosítás, 5 anyag és szerkezet, valamint 2 kvantumtechnológia.A Leonardo Laboratory innovációs posztként és Leonardo jövő technológiájának megalkotójaként fog szerepet játszani.
Érdemes megjegyezni, hogy a Leonardo repülőgépeken kereskedelmi forgalomba hozott technológiája a szárazföldi és tengeri osztályokon is alkalmazható.Maradjon velünk a Leonardo-val kapcsolatos további frissítésekért és annak a kompozit anyagokra gyakorolt potenciális hatásaiért.
A mátrix megköti a szálerősítésű anyagot, formát ad a kompozit alkatrésznek, és meghatározza felületi minőségét.A kompozit mátrix lehet polimer, kerámia, fém vagy szén.Ez egy kiválasztási útmutató.
Kompozit alkalmazásoknál ezek az üreges mikrostruktúrák sok térfogatot kis tömeggel helyettesítenek, és növelik a feldolgozási mennyiséget és a termék minőségét.
Feladás időpontja: 2021.02.09