Italský OEM dodavatel a dodavatel Tier 1 Leonardo spolupracoval s oddělením výzkumu a vývoje CETMA na vývoji nových kompozitních materiálů, strojů a procesů, včetně indukčního svařování pro konsolidaci termoplastických kompozitů na místě.#Trend#cleansky#f-35
Leonardo Aerostructures, lídr ve výrobě kompozitních materiálů, vyrábí jednodílné trupové hlavně pro Boeing 787. Spolupracuje s CETMA na vývoji nových technologií včetně kontinuálního lisování (CCM) a SQRTM (dole).Produkční technologie.Zdroj |Leonardo a CETMA
Tento blog je založen na mém rozhovoru se Stefanem Corvagliou, materiálovým inženýrem, ředitelem výzkumu a vývoje a manažerem duševního vlastnictví v Leonardově oddělení konstrukce letadel (Grottaglie, Pomigliano, Foggia, výrobní závody Nola, jižní Itálie), a rozhovoru s Dr. Silvio Pappadà, výzkum inženýr a vedoucí.Projekt spolupráce mezi CETMA (Brindisi, Itálie) a Leonardo.
Leonardo (Řím, Itálie) je jedním z hlavních světových hráčů v oblasti letectví, obrany a bezpečnosti s obratem 13,8 miliard eur a více než 40 000 zaměstnanci po celém světě.Společnost poskytuje komplexní řešení pro vzduch, zemi, moře, vesmír, sítě a bezpečnost a bezpilotní systémy po celém světě.Investice Leonarda do výzkumu a vývoje činí přibližně 1,5 miliardy eur (11 % příjmů za rok 2019), což je druhé místo v Evropě a čtvrté místo na světě, pokud jde o investice do výzkumu v oblasti letectví a obrany.
Leonardo Aerostructures vyrábí jednodílné kompozitní trupové hlavně pro díly 44 a 46 Boeingu 787 Dreamliner.Zdroj |Leonardo
Leonardo prostřednictvím svého oddělení struktury letectví zajišťuje pro hlavní světové programy civilních letadel výrobu a montáž velkých konstrukčních součástí z kompozitních a tradičních materiálů, včetně trupu a ocasních ploch.
Leonardo Aerostructures vyrábí kompozitní horizontální stabilizátory pro Boeing 787 Dreamliner.Zdroj |Leonardo
Pokud jde o kompozitní materiály, Leonardo's Aerospace Structure Division vyrábí „jednodílné hlavně“ pro centrální části trupu Boeingu 787 44 a 46 v závodě Grottaglie a horizontální stabilizátory v závodě Foggia, což představuje přibližně 14 % trupu 787.%.Výroba dalších produktů kompozitní konstrukce zahrnuje výrobu a montáž zadního křídla komerčních letadel ATR a Airbus A220 v závodě Foggia.Foggia také vyrábí kompozitní díly pro Boeing 767 a vojenské programy, včetně Joint Strike Fighter F-35, stíhačky Eurofighter Typhoon, vojenského transportního letounu C-27J a Falco Xplorer, nejnovějšího člena rodiny bezpilotních letadel Falco. od Leonarda.
„Společně s CETMA děláme mnoho činností, například v oblasti termoplastických kompozitů a přetlačování pryskyřice (RTM),“ řekl Corvaglia.„Naším cílem je připravit aktivity výzkumu a vývoje pro výrobu v co nejkratším čase.V našem oddělení (Řízení výzkumu, vývoje a IP) také hledáme rušivé technologie s nižším TRL (úroveň technické připravenosti – tj. nižší TRL se rodí a je dále od výroby), ale doufáme, že budeme konkurenceschopnější a poskytneme pomoc zákazníkům po celém světě. svět."
Pappadà dodal: „Od našeho společného úsilí tvrdě pracujeme na snížení nákladů a dopadu na životní prostředí.Zjistili jsme, že termoplastické kompozity (TPC) byly sníženy ve srovnání s termosetovými materiály.“
Corvaglia zdůraznila: „Tyto technologie jsme vyvinuli společně se Silviovým týmem a postavili jsme několik prototypů automatizovaných baterií, abychom je mohli vyhodnotit ve výrobě.“
"CCM je skvělým příkladem našeho společného úsilí," řekl Pappadà.„Leonardo identifikoval určité komponenty vyrobené z termosetových kompozitních materiálů.Společně jsme prozkoumali technologii poskytování těchto komponent v TPC a zaměřili jsme se na místa, kde je na letadle velké množství dílů, jako jsou spojovací konstrukce a jednoduché geometrické tvary.Stojany.“
Díly vyrobené na výrobní lince CETMA pro nepřetržité lisování.Zdroj |„CETMA: Italská inovace v oblasti výzkumu a vývoje kompozitních materiálů“
Pokračoval: "Potřebujeme novou výrobní technologii s nízkými náklady a vysokou produktivitou."Upozornil, že v minulosti vznikalo velké množství odpadu při výrobě jediné TPC komponenty.„Takže jsme vyrobili síťový tvar založený na technologii neizotermického lisování, ale provedli jsme některé inovace (patentováno), abychom snížili množství odpadu.Navrhli jsme k tomu plně automatickou jednotku a tu nám pak postavila italská firma.“
Podle Pappadà může jednotka vyrábět komponenty navržené Leonardem, „jeden komponent každých 5 minut, pracuje 24 hodin denně“.Jeho tým však poté musel vymyslet, jak předlisky vyrobit.Vysvětlil: „Na začátku jsme potřebovali proces ploché laminace, protože to bylo v té době úzké místo.“„Náš proces tedy začal polotovarem (plochým laminátem) a poté jej zahříval v infračervené (IR) peci., A poté vložit do lisu pro tvarování.Ploché lamináty se obvykle vyrábějí pomocí velkých lisů, které vyžadují 4-5 hodin cyklu.Rozhodli jsme se prostudovat novou metodu, která dokáže rychleji vyrábět ploché lamináty.Proto jsme v Leonardu S podporou inženýrů vyvinuli vysoce produktivní výrobní linku CCM v CETMA.Zkrátili jsme dobu cyklu 1m po 1m dílech na 15 minut.Důležité je, že se jedná o kontinuální proces, takže můžeme vyrábět neomezenou délku.“
Infračervená termokamera (IRT) na progresivní válcovací lince SPARE pomáhá společnosti CETMA porozumět rozložení teploty během výrobního procesu a generovat 3D analýzu pro ověření počítačového modelu během procesu vývoje CCM.Zdroj |„CETMA: Italská inovace v oblasti výzkumu a vývoje kompozitních materiálů“
Jak si však tento nový produkt stojí v porovnání s CCM, který Xperion (nyní XELIS, Markdorf, Německo) používá již více než deset let?Pappadà řekl: "Vyvinuli jsme analytické a numerické modely, které dokážou předpovědět defekty, jako jsou dutiny."„Spolupracovali jsme s Leonardem a Univerzitou v Salentu (Lecce, Itálie), abychom pochopili parametry a jejich dopad na kvalitu.Tyto modely používáme k vývoji tohoto nového CCM, kde můžeme mít vysokou tloušťku, ale také dosáhnout vysoké kvality.S těmito modely můžeme nejen optimalizovat teplotu a tlak, ale také optimalizovat způsob jejich aplikace.Můžete vyvinout mnoho technik pro rovnoměrné rozložení teploty a tlaku.Musíme však pochopit dopad těchto faktorů na mechanické vlastnosti a růst defektů kompozitních struktur.“
Pappadà pokračoval: „Naše technologie je flexibilnější.Podobně CCM bylo vyvinuto před 20 lety, ale nejsou o něm žádné informace, protože těch pár společností, které jej používají, nesdílí znalosti a odborné znalosti.Proto musíme začít od nuly, pouze na základě našeho chápání kompozitních materiálů a zpracování.“
„Nyní procházíme interní plány a pracujeme se zákazníky, abychom našli součásti těchto nových technologií,“ řekl Corvaglia."Tyto díly může být nutné předělat a rekvalifikovat, než bude možné začít s výrobou."Proč?„Cílem je vyrobit letadlo co nejlehčí, ale za konkurenceschopnou cenu.Proto musíme optimalizovat i tloušťku.Můžeme však zjistit, že jeden díl může snížit hmotnost nebo identifikovat více dílů s podobnými tvary, což může ušetřit spoustu peněz."
Zopakoval, že až dosud byla tato technologie v rukou pár lidí.„Vyvinuli jsme ale alternativní technologie pro automatizaci těchto procesů přidáním pokročilejších lisovacích výlisků.Vložíme plochý laminát a poté jeho část vyjmeme, připravenou k použití.Pracujeme na redesignu dílů a vývoji plochých nebo profilovaných dílů.Fáze CCM.”
„Nyní máme v CETMA velmi flexibilní výrobní linku CCM,“ řekl Pappadà.„Zde můžeme podle potřeby vyvíjet různé tlaky, abychom dosáhli složitých tvarů.Produktová řada, kterou vyvineme společně s Leonardem, bude více zaměřena na splnění jejích specifických požadovaných komponent.Věříme, že pro ploché výplety a výplety ve tvaru L lze místo složitějších tvarů použít různé řady CCM.Tímto způsobem ve srovnání s velkými lisy, které se v současnosti používají k výrobě složitých geometrických dílů TPC, můžeme náklady na zařízení udržet na nízké úrovni.“
CETMA používá CCM k výrobě výztuh a panelů z uhlíkových vláken/PEKK jednosměrné pásky a poté pomocí indukčního svařování tohoto demonstrátoru kýlových svazků je spojuje v projektu Clean Sky 2 KEELBEMAN řízeném EURECAT.Zdroj|”Je realizován demonstrátor svařování termoplastických kýlových nosníků.”
"Indukční svařování je velmi zajímavé pro kompozitní materiály, protože teplotu lze velmi dobře nastavit a ovládat, ohřev je velmi rychlý a ovládání je velmi přesné," řekl Pappadà.„Společně s Leonardem jsme vyvinuli indukční svařování pro spojování komponent TPC.Nyní však zvažujeme použití indukčního svařování pro in-situ konsolidaci (ISC) TPC pásky.Za tímto účelem jsme vyvinuli novou pásku z uhlíkových vláken, lze ji velmi rychle zahřát indukčním svařováním pomocí speciálního stroje.Páska používá stejný základní materiál jako komerční páska, ale má odlišnou architekturu pro zlepšení elektromagnetického ohřevu.Při optimalizaci mechanických vlastností také zvažujeme proces, abychom se pokusili splnit různé požadavky, například jak se s nimi vypořádat nákladově efektivně a efektivně prostřednictvím automatizace.
Poukázal na to, že je obtížné dosáhnout ISC s páskou TPC s dobrou produktivitou.„Abyste jej mohli použít pro průmyslovou výrobu, musíte rychleji ohřívat a chladit a vyvíjet tlak velmi kontrolovaným způsobem.Proto jsme se rozhodli použít indukční svařování k ohřevu pouze malé oblasti, kde je materiál zpevněn, a zbytek laminátů je udržován v chladu.“Pappadà říká, že TRL pro indukční svařování použité pro montáž je vyšší.“
Integrace na místě pomocí indukčního ohřevu se zdá být extrémně rušivá – v současné době to žádný jiný OEM dodavatel nebo dodavatel úrovně veřejně nedělá."Ano, může to být převratná technologie," řekla Corvaglia.„Požádali jsme o patenty na stroj a materiály.Naším cílem je produkt srovnatelný s termosetovými kompozitními materiály.Mnoho lidí se snaží použít TPC pro AFP (Automatic Fiber Placement), ale druhý krok je třeba spojit.Pokud jde o geometrii, jedná se o velké omezení z hlediska nákladů, doby cyklu a velikosti dílu.Ve skutečnosti můžeme změnit způsob, jakým vyrábíme letecké díly.“
Kromě termoplastů Leonardo pokračuje ve výzkumu RTM technologie.„Toto je další oblast, ve které spolupracujeme s CETMA, a nový vývoj založený na staré technologii (v tomto případě SQRTM) byl patentován.Kvalifikované lisování z pryskyřice původně vyvinuté společností Radius Engineering (Salt Lake City, Utah, USA) (SQRTM).Corvaglia řekl: „Je důležité mít metodu autoklávu (OOA), která nám umožňuje používat materiály, které jsou již kvalifikované.„To nám také umožňuje používat prepregy s dobře známými vlastnostmi a kvalitami.Pomocí této technologie jsme navrhli, předvedli a požádali o patent na okenní rámy letadel.“
Navzdory COVID-19 CETMA stále zpracovává program Leonardo, zde je ukázáno použití SQRTM k výrobě okenních konstrukcí letadel pro dosažení bezchybných komponent a urychlení předtvarování ve srovnání s tradiční RTM technologií.Proto může Leonardo bez dalšího zpracování nahradit složité kovové díly síťovými kompozitními díly.Zdroj |CETMA, Leonardo.
Pappadà zdůraznil: "Toto je také starší technologie, ale pokud se připojíte online, nemůžete najít informace o této technologii."Opět využíváme analytické modely k predikci a optimalizaci procesních parametrů.Pomocí této technologie můžeme získat dobrou distribuci pryskyřice – žádné suché oblasti nebo hromadění pryskyřice – a téměř nulovou poréznost.Protože můžeme řídit obsah vláken, můžeme vyrábět velmi vysoké strukturální vlastnosti a technologii lze použít k výrobě složitých tvarů.Používáme stejné materiály, které splňují požadavky na vytvrzování v autoklávu, ale používáme metodu OOA, ale můžete se také rozhodnout použít rychle vytvrzující pryskyřici, abyste zkrátili dobu cyklu na několik minut.“
"I se současným předimpregnovaným laminátem jsme zkrátili dobu vytvrzování," řekl Corvaglia.„Například ve srovnání s běžným cyklem autoklávu 8–10 hodin lze u dílů, jako jsou okenní rámy, SQRTM používat 3–4 hodiny.Teplo a tlak jsou přímo aplikovány na díly a zahřívací hmota je menší.Ohřev tekuté pryskyřice v autoklávu je navíc rychlejší než vzduch a kvalita dílů je také vynikající, což je výhodné zejména u složitých tvarů.Žádné přepracování, téměř nulové dutiny a vynikající kvalita povrchu, protože nástroj je v Control it, nikoli vakuový sáček.
Leonardo využívá k inovacím různé technologie.Vzhledem k rychlému rozvoji technologií se domnívá, že investice do vysoce rizikového výzkumu a vývoje (nízké TRL) jsou nezbytné pro vývoj nových technologií potřebných pro budoucí produkty, které překračují inkrementální (krátkodobé) vývojové schopnosti, kterými již existující produkty disponují. .Hlavní plán výzkumu a vývoje Leonardo 2030 kombinuje takovou kombinaci krátkodobých a dlouhodobých strategií, která je jednotnou vizí udržitelné a konkurenceschopné společnosti.
V rámci tohoto plánu spustí Leonardo Labs, mezinárodní firemní síť výzkumných a vývojových laboratoří, která se věnuje výzkumu, vývoji a inovacím.Do roku 2020 bude společnost usilovat o otevření prvních šesti laboratoří Leonardo v Miláně, Turíně, Janově, Římě, Neapoli a Tarantu a přijímá 68 výzkumných pracovníků (Leonardo Research Fellows) s dovednostmi v následujících oblastech: 36 autonomních inteligentních systémů pro pozice umělé inteligence, 15 analýz velkých dat, 6 vysoce výkonných výpočtů, 4 elektrifikace letecké platformy, 5 materiálů a struktur a 2 kvantové technologie.Leonardo Laboratory bude hrát roli inovačního postu a tvůrce budoucí Leonardovy technologie.
Stojí za zmínku, že technologie Leonarda komercializovaná v letadlech může být také aplikována v jejích pozemních a námořních odděleních.Zůstaňte naladěni na další aktualizace o Leonardu a jeho potenciálním dopadu na kompozitní materiály.
Matrice váže materiál vyztužený vlákny, dává kompozitnímu komponentu tvar a určuje kvalitu jeho povrchu.Kompozitní matrice může být polymerní, keramická, kovová nebo uhlíková.Toto je průvodce výběrem.
Pro kompozitní aplikace tyto duté mikrostruktury nahrazují velký objem nízkou hmotností a zvyšují objem zpracování a kvalitu produktu.
Čas odeslání: únor-09-2021