Itālijas OEM un Tier 1 piegādātājs Leonardo sadarbojās ar CETMA R&D nodaļu, lai izstrādātu jaunus kompozītmateriālus, iekārtas un procesus, tostarp indukcijas metināšanu termoplastisko kompozītmateriālu konsolidācijai uz vietas.#Trend#cleansky#f-35
Leonardo Aerostructures, kompozītmateriālu ražošanas līderis, ražo viengabala fizelāžas stobrus Boeing 787. Tas sadarbojas ar CETMA, lai izstrādātu jaunas tehnoloģijas, tostarp nepārtrauktas kompresijas formēšanu (CCM) un SQRTM (apakšā).Ražošanas tehnoloģija.Avots |Leonardo un CETMA
Šis emuārs ir balstīts uz manu interviju ar Stefano Korvagliju, materiālu inženieri, pētniecības un attīstības direktoru un Leonardo lidmašīnu konstrukciju nodaļas intelektuālā īpašuma vadītāju (Grottaglie, Pomigliano, Foggia, Nola ražotnes, Itālijas dienvidi), kā arī interviju ar Dr. Silvio Pappadà, pētījumu. inženieris un vadītājs.CETMA (Brindisi, Itālija) un Leonardo sadarbības projekts.
Leonardo (Roma, Itālija) ir viens no pasaules lielākajiem spēlētājiem aviācijas, aizsardzības un drošības jomā ar 13,8 miljardu eiro apgrozījumu un vairāk nekā 40 000 darbinieku visā pasaulē.Uzņēmums nodrošina visaptverošus risinājumus gaisa, zemes, jūras, kosmosa, tīklu un drošības, kā arī bezpilota sistēmām visā pasaulē.Leonardo investīcijas pētniecībā un attīstībā ir aptuveni 1,5 miljardi eiro (11% no 2019. gada ieņēmumiem), ieņemot otro vietu Eiropā un ceturto vietu pasaulē pēc ieguldījumiem pētniecībā aviācijas un aizsardzības jomā.
Leonardo Aerostructures ražo viengabala kompozītmateriālu fizelāžas mucas Boeing 787 Dreamliner 44. un 46. daļai.Avots |Leonardo
Leonardo, izmantojot savu aviācijas struktūru departamentu, nodrošina pasaules lielākās civilo gaisa kuģu programmas ar lielu kompozītmateriālu un tradicionālo materiālu konstrukciju sastāvdaļu, tostarp fizelāžas un astes, ražošanu un montāžu.
Leonardo Aerostructures ražo kompozītu horizontālos stabilizatorus Boeing 787 Dreamliner.Avots |Leonardo
Runājot par kompozītmateriāliem, Leonardo Aerospace Structure Division ražo “viengabala stobrus” Boeing 787 centrālās fizelāžas 44. un 46. sekcijām savā Grottaglie rūpnīcā un horizontālos stabilizatorus savā Fodžas rūpnīcā, kas veido aptuveni 14% no 787 fizelāžas.%.Citu kompozītmateriālu konstrukciju produktu ražošanā ietilpst ATR un Airbus A220 komerciālo lidmašīnu aizmugurējā spārna izgatavošana un montāža tās Foggia rūpnīcā.Foggia ražo arī saliktas detaļas Boeing 767 un militārajām programmām, tostarp Joint Strike Fighter F-35, Eurofighter Typhoon iznīcinātāju, C-27J militāro transporta lidmašīnu un Falco Xplorer, jaunāko Falco bezpilota lidaparātu saimes locekli. autors Leonardo.
"Kopā ar CETMA mēs veicam daudzas darbības, piemēram, termoplastisko kompozītmateriālu un sveķu pārneses formēšanas (RTM) ražošanā," sacīja Korvaglia.“Mūsu mērķis ir pēc iespējas īsākā laikā sagatavot R&D aktivitātes ražošanai.Mūsu nodaļā (pētniecības un attīstības un IP pārvaldība) mēs meklējam arī traucējošas tehnoloģijas ar zemāku TRL (tehniskās gatavības līmenis, ti, zemākais TRL ir topošs un tālāk no ražošanas), taču mēs ceram būt konkurētspējīgāki un sniegt palīdzību klientiem visā pasaulē. pasaule.”
Pappadà piebilda: “Kopš mūsu kopīgajiem centieniem mēs esam smagi strādājuši, lai samazinātu izmaksas un ietekmi uz vidi.Mēs esam noskaidrojuši, ka termoplastiskie kompozītmateriāli (TPC) ir samazināti salīdzinājumā ar termoreaktīvo materiālu.
Corvaglia norādīja: "Mēs izstrādājām šīs tehnoloģijas kopā ar Silvio komandu un izveidojām dažus automatizētus akumulatoru prototipus, lai novērtētu tos ražošanā."
"CCM ir lielisks mūsu kopīgo centienu piemērs," sacīja Pappadà."Leonardo ir identificējis atsevišķas sastāvdaļas, kas izgatavotas no termoreaktīva kompozītmateriāliem.Kopā mēs izpētījām šo komponentu nodrošināšanas tehnoloģiju TPC, koncentrējoties uz vietām, kur lidmašīnā ir liels skaits detaļu, piemēram, savienojošās struktūras un vienkāršas ģeometriskas formas.Stāvstāvi.”
Daļas, kas ražotas, izmantojot CETMA nepārtrauktās presēšanas formēšanas ražošanas līniju.Avots |“CETMA: Itālijas kompozītmateriālu pētniecības un attīstības inovācijas”
Viņš turpināja: "Mums ir vajadzīga jauna ražošanas tehnoloģija ar zemām izmaksām un augstu produktivitāti."Viņš norādīja, ka agrāk vienas TPC komponentes izgatavošanas laikā radās liels atkritumu daudzums.“Tāpēc mēs izgatavojām sieta formu, kuras pamatā ir neizotermiskas presēšanas formēšanas tehnoloģija, taču mēs ieviesām dažus jauninājumus (patentēts), lai samazinātu atkritumu daudzumu.Mēs tam izstrādājām pilnībā automātisku bloku, un pēc tam itāļu uzņēmums mums to uzbūvēja."
Pēc Pappadà teiktā, iekārta var ražot Leonardo izstrādātas sastāvdaļas, "vienu komponentu ik pēc 5 minūtēm, strādājot 24 stundas diennaktī".Tomēr viņa komandai pēc tam bija jāizdomā, kā ražot sagataves.Viņš paskaidroja: "Sākumā mums bija nepieciešams plakans laminēšanas process, jo tas tajā laikā bija vājais kakls."“Tātad, mūsu process sākās ar sagatavi (plakanu laminātu) un pēc tam to uzsildīja infrasarkanajā (IR) krāsnī., Un pēc tam ielieciet presē formēšanai.Plakanie lamināti parasti tiek ražoti, izmantojot lielas preses, kurām nepieciešams 4-5 stundu cikla laiks.Mēs nolēmām izpētīt jaunu metodi, kas var ātrāk ražot plakanus laminātus.Tāpēc programmā Leonardo Ar inženieru atbalstu mēs izstrādājām augstas produktivitātes CCM ražošanas līniju CETMA.Mēs samazinājām cikla laiku 1 m par 1 m daļām līdz 15 minūtēm.Svarīgi ir tas, ka tas ir nepārtraukts process, tāpēc mēs varam ražot neierobežotu garumu.
Infrasarkanā termokamera (IRT) kamera SPARE progresīvās ruļļu formēšanas līnijā palīdz CETMA izprast temperatūras sadalījumu ražošanas procesa laikā un ģenerēt 3D analīzi, lai pārbaudītu datora modeli CCM izstrādes procesā.Avots |“CETMA: Itālijas kompozītmateriālu pētniecības un attīstības inovācijas”
Tomēr kā šis jaunais produkts atšķiras ar CCM, ko Xperion (tagad XELIS, Markdorf, Vācija) ir izmantojis vairāk nekā desmit gadus?Pappadà teica: "Mēs esam izstrādājuši analītiskos un skaitliskos modeļus, kas var paredzēt defektus, piemēram, tukšumus."“Mēs esam sadarbojušies ar Leonardo un Salento Universitāti (Leče, Itālija), lai izprastu parametrus un to ietekmi uz kvalitāti.Mēs izmantojam šos modeļus, lai izstrādātu šo jauno CCM, kur mums var būt augsts biezums, bet arī augsta kvalitāte.Izmantojot šos modeļus, mēs varam ne tikai optimizēt temperatūru un spiedienu, bet arī optimizēt to pielietošanas metodi.Varat izstrādāt daudzas metodes, lai vienmērīgi sadalītu temperatūru un spiedienu.Tomēr mums ir jāsaprot šo faktoru ietekme uz kompozītmateriālu konstrukciju mehāniskajām īpašībām un defektu augšanu.
Pappadà turpināja: "Mūsu tehnoloģija ir elastīgāka.Līdzīgi CCM tika izstrādāts pirms 20 gadiem, taču par to nav informācijas, jo daži uzņēmumi, kas to izmanto, nedalās zināšanās un pieredzē.Tāpēc mums jāsāk no nulles, tikai pamatojoties uz mūsu izpratni par kompozītmateriāliem un apstrādi.
"Tagad mēs strādājam ar iekšējiem plāniem un sadarbojamies ar klientiem, lai atrastu šo jauno tehnoloģiju komponentus," sacīja Korvaglia."Šīs daļas, iespējams, būs jāpārveido un jāpārkvalificē, pirms var sākt ražošanu."Kāpēc?“Mērķis ir padarīt lidmašīnu pēc iespējas vieglāku, taču par konkurētspējīgu cenu.Tāpēc mums ir arī jāoptimizē biezums.Tomēr mēs varam atklāt, ka viena daļa var samazināt svaru vai identificēt vairākas daļas ar līdzīgu formu, kas var ietaupīt daudz naudas.
Viņš atkārtoja, ka līdz šim šī tehnoloģija ir bijusi dažu cilvēku rokās."Taču mēs esam izstrādājuši alternatīvas tehnoloģijas, lai automatizētu šos procesus, pievienojot modernākas presēšanas līstes.Mēs ieliekam plakanu laminātu un pēc tam izņemam daļu no tā, kas ir gatavs lietošanai.Pašlaik tiek pārveidotas detaļas un izstrādātas plakanas vai profilētas detaļas.CCM posms.
"Tagad mums CETMA ir ļoti elastīga CCM ražošanas līnija," sacīja Pappadà.“Šeit mēs varam pielietot dažādus spiedienus, lai sasniegtu sarežģītas formas.Produktu līnija, ko izstrādāsim kopā ar Leonardo, būs vairāk vērsta uz tās specifisko Nepieciešamo komponentu izpildi.Mēs uzskatām, ka dažādas CCM līnijas var izmantot plakanām un L veida stīgām, nevis sarežģītākām formām.Tādā veidā, salīdzinot ar lielajām presēm, ko pašlaik izmanto sarežģītu ģeometrisku TPC detaļu ražošanai, mēs varam samazināt aprīkojuma izmaksas.
CETMA izmanto CCM, lai izgatavotu stīgas un paneļus no oglekļa šķiedras/PEKK vienvirziena lentes, un pēc tam izmanto šī ķīļa kūļa demonstratora indukcijas metināšanu, lai savienotu tos Clean Sky 2 KEELBEMAN projektā, ko pārvalda EURECAT.Avots|"Tiek realizēts demonstrators termoplastisko ķīļa siju metināšanai."
"Indukcijas metināšana ir ļoti interesanta kompozītmateriāliem, jo temperatūru var ļoti labi regulēt un kontrolēt, sildīšana ir ļoti ātra un vadība ir ļoti precīza," sacīja Pappadà.“Kopā ar Leonardo mēs izstrādājām indukcijas metināšanu, lai savienotu TPC komponentus.Bet tagad mēs apsveram iespēju izmantot indukcijas metināšanu TPC lentes in situ konsolidācijai (ISC).Šim nolūkam mēs esam izstrādājuši jaunu oglekļa šķiedras lenti, to var ļoti ātri uzsildīt ar indukcijas metināšanu, izmantojot īpašu iekārtu.Lentai izmantots tāds pats pamatmateriāls kā komerciālajai lentei, taču tai ir atšķirīga arhitektūra, lai uzlabotu elektromagnētisko sildīšanu.Optimizējot mehāniskās īpašības, mēs arī apsveram procesu, lai mēģinātu izpildīt dažādas prasības, piemēram, kā rentabli un efektīvi tikt galā ar tām, izmantojot automatizāciju.
Viņš norādīja, ka ar TPC lenti ar labu produktivitāti ir grūti panākt ISC.“Lai to izmantotu rūpnieciskai ražošanai, ātrāk jāuzsilda un jāatdzesē un jāpieliek spiediens ļoti kontrolētā veidā.Tāpēc mēs nolēmām izmantot indukcijas metināšanu, lai apsildītu tikai nelielu platību, kurā materiāls ir nostiprināts, bet pārējos laminātus glabā aukstumā.Pappadà saka, ka montāžai izmantotās indukcijas metināšanas TRL ir augstāks."
Integrācija uz vietas, izmantojot indukcijas apkuri, šķiet ārkārtīgi traucējoša — pašlaik neviens cits oriģinālā aprīkojuma ražotājs vai piegādātājs to nedara publiski."Jā, tā var būt traucējoša tehnoloģija," sacīja Korvaglia.“Esam pieteikuši patentus mašīnai un materiāliem.Mūsu mērķis ir produkts, kas ir salīdzināms ar termoreaktīviem kompozītmateriāliem.Daudzi cilvēki mēģina izmantot TPC AFP (automātiskajai šķiedru izvietošanai), bet otrais solis ir jāapvieno.Ģeometrijas ziņā tas ir liels izmaksu, cikla laika un daļas lieluma ierobežojums.Patiesībā mēs varam mainīt veidu, kā mēs ražojam kosmosa daļas.
Papildus termoplastiem Leonardo turpina pētīt RTM tehnoloģiju.“Šī ir vēl viena joma, kurā mēs sadarbojamies ar CETMA, un ir patentētas jaunas izstrādes, kuru pamatā ir vecā tehnoloģija (šajā gadījumā SQRTM).Kvalificēta sveķu pārneses veidne, kuru sākotnēji izstrādāja Radius Engineering (Saltleiksitija, Jūta, ASV) (SQRTM).Corvaglia teica: “Ir svarīgi, lai būtu autoklāva (OOA) metode, kas ļauj izmantot materiālus, kas jau ir kvalificēti.“Tas arī ļauj mums izmantot prepregus ar labi zināmām īpašībām un īpašībām.Mēs esam izmantojuši šo tehnoloģiju, lai izstrādātu, demonstrētu un pieteiktu patentu lidmašīnu logu rāmjiem."
Neraugoties uz COVID-19, CETMA joprojām apstrādā Leonardo programmu, šeit ir parādīta SQRTM izmantošana gaisa kuģu logu konstrukciju izgatavošanai, lai panāktu komponentus bez defektiem un paātrinātu priekšformēšanu salīdzinājumā ar tradicionālo RTM tehnoloģiju.Tāpēc Leonardo var aizstāt sarežģītas metāla detaļas ar sieta kompozītmateriālu detaļām bez turpmākas apstrādes.Avots |CETMA, Leonardo.
Pappadà norādīja: "Šī ir arī vecāka tehnoloģija, taču, ja izmantojat internetu, jūs nevarat atrast informāciju par šo tehnoloģiju."Atkal mēs izmantojam analītiskos modeļus, lai prognozētu un optimizētu procesa parametrus.Izmantojot šo tehnoloģiju, mēs varam iegūt labu sveķu sadalījumu — bez sausām zonām vai sveķu uzkrāšanās — un gandrīz nulles porainību.Tā kā mēs varam kontrolēt šķiedru saturu, mēs varam ražot ļoti augstas strukturālās īpašības, un tehnoloģiju var izmantot sarežģītu formu ražošanai.Mēs izmantojam tos pašus materiālus, kas atbilst autoklāva cietēšanas prasībām, taču izmantojam OOA metodi, taču varat arī izlemt izmantot ātri cietējošus sveķus, lai saīsinātu cikla laiku līdz dažām minūtēm."
"Pat ar pašreizējo prepreg mēs esam samazinājuši sacietēšanas laiku," sacīja Korvaglia.“Piemēram, salīdzinot ar parastu 8-10 stundu autoklāva ciklu, tādām detaļām kā logu rāmji SQRTM var izmantot 3-4 stundas.Siltums un spiediens tiek tieši pakļauti detaļām, un apkures masa ir mazāka.Turklāt šķidro sveķu sildīšana autoklāvā notiek ātrāk nekā gaiss, un arī detaļu kvalitāte ir lieliska, kas ir īpaši izdevīga sarežģītām formām.Bez pārstrādes, gandrīz nulle tukšumu un lieliska virsmas kvalitāte, jo rīks atrodas Control it, nevis vakuuma maisā.
Leonardo izmanto dažādas tehnoloģijas, lai ieviestu jauninājumus.Pateicoties tehnoloģiju straujajai attīstībai, tā uzskata, ka investīcijas augsta riska pētniecībā un attīstībā (zems TRL) ir būtiskas, lai izstrādātu jaunas tehnoloģijas, kas nepieciešamas nākotnes produktiem, kas pārsniedz pakāpeniskās (īstermiņa) attīstības iespējas, kas jau ir esošajiem produktiem. .Leonardo 2030. gada pētniecības un attīstības ģenerālplāns apvieno šādu īstermiņa un ilgtermiņa stratēģiju kombināciju, kas ir vienota vīzija par ilgtspējīgu un konkurētspējīgu uzņēmumu.
Kā daļu no šī plāna tā uzsāks Leonardo Labs, starptautisku korporatīvo pētniecības un attīstības laboratoriju tīklu, kas nodarbojas ar pētniecību un attīstību un inovācijām.Līdz 2020. gadam uzņēmums centīsies atvērt pirmās sešas Leonardo laboratorijas Milānā, Turīnā, Dženovā, Romā, Neapolē un Taranto, kā arī pieņem darbā 68 pētniekus (Leonardo pētniekus), kuriem ir prasmes šādās jomās: 36 autonomas viedās sistēmas mākslīgā intelekta pozīcijas, 15 lielo datu analīze, 6 augstas veiktspējas skaitļošana, 4 aviācijas platformu elektrifikācija, 5 materiāli un struktūras un 2 kvantu tehnoloģijas.Leonardo laboratorija spēlēs inovāciju amata un Leonardo nākotnes tehnoloģiju radītāja lomu.
Ir vērts atzīmēt, ka Leonardo tehnoloģiju, kas tiek komercializēta lidmašīnās, var izmantot arī tās sauszemes un jūras departamentos.Sekojiet līdzi jaunumiem par Leonardo un tā iespējamo ietekmi uz kompozītmateriāliem.
Matrica saista ar šķiedru pastiprinātu materiālu, piešķir kompozītmateriālam tā formu un nosaka tā virsmas kvalitāti.Kompozītmatrica var būt polimērs, keramika, metāls vai ogleklis.Šis ir atlases ceļvedis.
Saliktiem lietojumiem šīs dobās mikrostruktūras lielu tilpumu aizstāj ar mazu svaru un palielina apstrādes apjomu un produktu kvalitāti.
Izlikšanas laiks: 09.09.2021