Taliansky dodávateľ OEM a Tier 1 Leonardo spolupracoval s oddelením výskumu a vývoja CETMA na vývoji nových kompozitných materiálov, strojov a procesov vrátane indukčného zvárania na konsolidáciu termoplastických kompozitov na mieste.#Trend#cleansky#f-35
Leonardo Aerostructures, líder vo výrobe kompozitných materiálov, vyrába jednodielne trupové hlavne pre Boeing 787. Spolupracuje s CETMA na vývoji nových technológií vrátane kontinuálneho lisovania (CCM) a SQRTM (spodná časť).Technológia výroby.Zdroj |Leonardo a CETMA
Tento blog je založený na mojom rozhovore so Stefanom Corvagliom, materiálovým inžinierom, riaditeľom výskumu a vývoja a manažérom duševného vlastníctva v Leonardovom oddelení konštrukcie lietadiel (Grottaglie, Pomigliano, Foggia, výrobné zariadenia Nola, južné Taliansko), a rozhovore s Dr. Silviom Pappadàom, výskumom inžinier a vedúci.Projekt spolupráce medzi CETMA (Brindisi, Taliansko) a Leonardom.
Leonardo (Rím, Taliansko) je jedným z hlavných svetových hráčov v oblasti letectva, obrany a bezpečnosti s obratom 13,8 miliardy eur a viac ako 40 000 zamestnancami po celom svete.Spoločnosť poskytuje komplexné riešenia pre vzdušné, pozemné, námorné, vesmírne, sieťové a bezpečnostné a bezpilotné systémy na celom svete.Investície do výskumu a vývoja programu Leonardo predstavujú približne 1,5 miliardy eur (11 % tržieb za rok 2019), čo je druhé miesto v Európe a štvrté miesto na svete, pokiaľ ide o investície do výskumu v oblasti letectva a obrany.
Leonardo Aerostructures vyrába jednodielne kompozitné trupové hlavne pre diely 44 a 46 Boeingu 787 Dreamliner.Zdroj |Leonardo
Leonardo prostredníctvom svojho oddelenia štruktúry letectva zabezpečuje pre hlavné svetové programy civilných lietadiel výrobu a montáž veľkých konštrukčných komponentov z kompozitných a tradičných materiálov, vrátane trupu a chvostovej plochy.
Leonardo Aerostructures vyrába kompozitné horizontálne stabilizátory pre Boeing 787 Dreamliner.Zdroj |Leonardo
Pokiaľ ide o kompozitné materiály, divízia leteckej konštrukcie spoločnosti Leonardo vyrába „jednodielne sudy“ pre centrálne časti trupu Boeingu 787 44 a 46 vo svojom závode Grottaglie a horizontálne stabilizátory v závode Foggia, čo predstavuje približne 14 % trupu lietadla 787.%.Výroba ďalších produktov z kompozitnej konštrukcie zahŕňa výrobu a montáž zadného krídla komerčných lietadiel ATR a Airbus A220 v závode Foggia.Foggia tiež vyrába kompozitné diely pre Boeing 767 a vojenské programy vrátane Joint Strike Fighter F-35, stíhačky Eurofighter Typhoon, vojenského dopravného lietadla C-27J a Falco Xplorer, najnovšieho člena rodiny bezpilotných lietadiel Falco. od Leonarda.
"Spolu s CETMA robíme mnoho činností, ako napríklad v oblasti termoplastických kompozitov a lisovania na prenos živice (RTM)," povedal Corvaglia.„Naším cieľom je pripraviť aktivity výskumu a vývoja do výroby v čo najkratšom čase.V našom oddelení (riadenie výskumu, vývoja a IP) tiež hľadáme prevratné technológie s nižšou úrovňou TRL (úroveň technickej pripravenosti – tj nižšia TRL sa rodí a je ďalej od výroby), ale dúfame, že budeme konkurencieschopnejší a poskytneme pomoc zákazníkom v okolí. svet.”
Pappadà dodal: „Od nášho spoločného úsilia tvrdo pracujeme na znižovaní nákladov a dopadu na životné prostredie.Zistili sme, že termoplastické kompozity (TPC) sa znížili v porovnaní s termosetovými materiálmi.“
Corvaglia zdôraznila: „Tieto technológie sme vyvinuli spolu so Silviovým tímom a postavili niekoľko automatizovaných prototypov batérií, aby sme ich vyhodnotili vo výrobe.“
"CCM je skvelým príkladom nášho spoločného úsilia," povedal Pappadà.„Leonardo identifikoval určité komponenty vyrobené z termosetových kompozitných materiálov.Spoločne sme skúmali technológiu poskytovania týchto komponentov v TPC so zameraním na miesta, kde je na lietadle veľké množstvo dielov, ako sú spojovacie konštrukcie a jednoduché geometrické tvary.Stojany.“
Diely vyrábané na výrobnej linke CETMA na kontinuálne lisovanie.Zdroj |“CETMA: Inovácia výskumu a vývoja talianskych kompozitných materiálov”
Pokračoval: "Potrebujeme novú výrobnú technológiu s nízkymi nákladmi a vysokou produktivitou."Upozornil, že v minulosti pri výrobe jedného komponentu TPC vznikalo veľké množstvo odpadu.„Takže sme vyrobili sieťový tvar založený na technológii neizotermického lisovania, ale urobili sme niekoľko inovácií (prihlásené na patent), aby sme znížili množstvo odpadu.Navrhli sme na to plnoautomatickú jednotku a potom nám ju vyrobila talianska firma.“
Podľa Pappadà môže jednotka vyrábať komponenty navrhnuté Leonardom, „jeden komponent každých 5 minút, pracuje 24 hodín denne“.Jeho tím však musel potom prísť na to, ako vyrobiť predlisky.Vysvetlil: „Na začiatku sme potrebovali plochý proces laminácie, pretože to bolo v tom čase prekážkou.“„Náš proces teda začal s prírezom (plochým laminátom) a potom sme ho zahriali v infračervenej (IR) peci., A potom vložiť do lisu na tvarovanie.Ploché lamináty sa zvyčajne vyrábajú pomocou veľkých lisov, ktoré vyžadujú 4-5 hodín cyklu.Rozhodli sme sa študovať novú metódu, ktorá dokáže rýchlejšie vyrábať ploché lamináty.Preto sme v Leonardo S podporou inžinierov vyvinuli vysoko produktívnu výrobnú linku CCM v CETMA.Skrátili sme čas cyklu 1m o 1m dielov na 15 minút.Dôležité je, že ide o nepretržitý proces, takže môžeme vyrábať neobmedzenú dĺžku.“
Infračervená termokamera (IRT) v progresívnej valcovacej linke SPARE pomáha CETMA pochopiť rozloženie teploty počas výrobného procesu a generovať 3D analýzu na overenie počítačového modelu počas procesu vývoja CCM.Zdroj |“CETMA: Inovácia výskumu a vývoja talianskych kompozitných materiálov”
Ako je však tento nový produkt v porovnaní s CCM, ktorý Xperion (teraz XELIS, Markdorf, Nemecko) používa už viac ako desať rokov?Pappadà povedal: "Vyvinuli sme analytické a numerické modely, ktoré dokážu predpovedať defekty, ako sú dutiny."„Spolupracovali sme s Leonardom a Univerzitou v Salente (Lecce, Taliansko), aby sme pochopili parametre a ich vplyv na kvalitu.Tieto modely používame na vývoj tohto nového CCM, kde môžeme mať vysokú hrúbku, ale môžeme dosiahnuť aj vysokú kvalitu.Pomocou týchto modelov dokážeme nielen optimalizovať teplotu a tlak, ale aj optimalizovať spôsob ich aplikácie.Môžete vyvinúť mnoho techník na rovnomerné rozloženie teploty a tlaku.Musíme však pochopiť vplyv týchto faktorov na mechanické vlastnosti a rast defektov kompozitných štruktúr.“
Pappadà pokračoval: „Naša technológia je flexibilnejšia.Podobne aj CCM bol vyvinutý pred 20 rokmi, ale nie sú o ňom žiadne informácie, pretože tých pár spoločností, ktoré ho používajú, nezdieľajú znalosti a odborné znalosti.Preto musíme začať od nuly, len na základe nášho chápania kompozitných materiálov a spracovania.“
„Teraz prechádzame internými plánmi a pracujeme so zákazníkmi, aby sme našli komponenty týchto nových technológií,“ povedal Corvaglia."Tieto diely možno bude potrebné prerobiť a rekvalifikovať pred začatím výroby."prečo?„Cieľom je vyrobiť lietadlo čo najľahšie, ale za konkurencieschopnú cenu.Preto musíme optimalizovať aj hrúbku.Môžeme však zistiť, že jedna časť môže znížiť hmotnosť alebo identifikovať viacero častí s podobnými tvarmi, čo môže ušetriť veľa peňazí.“
Zopakoval, že doteraz bola táto technológia v rukách niekoľkých ľudí.„Vyvinuli sme však alternatívne technológie na automatizáciu týchto procesov pridaním pokročilejších lisovacích výliskov.Vložíme plochý laminát a potom vyberieme jeho časť, pripravený na použitie.Sme v procese prepracovania dielov a vývoja plochých alebo profilovaných dielov.Štádium CCM.”
„Teraz máme v CETMA veľmi flexibilnú výrobnú linku CCM,“ povedal Pappadà.„Tu môžeme použiť rôzne tlaky podľa potreby na dosiahnutie zložitých tvarov.Produktový rad, ktorý vyvinieme spolu s Leonardom, bude viac zameraný na splnenie jeho špecifických požadovaných komponentov.Veríme, že pre ploché výplety a výplety v tvare L možno namiesto zložitejších tvarov použiť rôzne línie CCM.Týmto spôsobom, v porovnaní s veľkými lismi, ktoré sa v súčasnosti používajú na výrobu zložitých geometrických dielov TPC, môžeme znížiť náklady na vybavenie.
CETMA používa CCM na výrobu výstuh a panelov z uhlíkových vlákien/PEKK jednosmernej pásky a potom používa indukčné zváranie tohto demonštrátora kýlových zväzkov na ich spojenie v projekte Clean Sky 2 KEELBEMAN riadenom EURECAT.Zdroj|"Je realizovaný demonštrátor zvárania termoplastických kýlových nosníkov."
„Indukčné zváranie je veľmi zaujímavé pre kompozitné materiály, pretože teplota sa dá veľmi dobre nastaviť a kontrolovať, ohrev je veľmi rýchly a ovládanie je veľmi presné,“ povedal Pappadà.„Spolu s Leonardom sme vyvinuli indukčné zváranie na spájanie komponentov TPC.Teraz však uvažujeme o použití indukčného zvárania na in-situ konsolidáciu (ISC) TPC pásky.Na tento účel sme vyvinuli novú pásku z uhlíkových vlákien, ktorá sa dá veľmi rýchlo zahriať indukčným zváraním pomocou špeciálneho stroja.Páska používa rovnaký základný materiál ako komerčná páska, ale má odlišnú architektúru na zlepšenie elektromagnetického ohrevu.Pri optimalizácii mechanických vlastností zvažujeme aj proces, aby sme sa pokúsili splniť rôzne požiadavky, napríklad ako sa s nimi vyrovnať nákladovo efektívne a efektívne prostredníctvom automatizácie.
Poukázal na to, že je ťažké dosiahnuť ISC s páskou TPC s dobrou produktivitou.„Aby ste ho mohli použiť na priemyselnú výrobu, musíte rýchlejšie zohrievať a chladiť a vyvíjať tlak veľmi kontrolovaným spôsobom.Preto sme sa rozhodli použiť indukčné zváranie na zahriatie len malej plochy, kde je materiál spevnený, a zvyšok laminátov je udržiavaný v chlade.“Pappadà hovorí, že TRL pre indukčné zváranie používané pri montáži je vyššie.“
Integrácia na mieste pomocou indukčného ohrevu sa zdá byť mimoriadne rušivá – v súčasnosti to žiadny iný OEM alebo dodávateľ úrovne nerobí verejne."Áno, môže to byť prevratná technológia," povedala Corvaglia.„Požiadali sme o patenty na stroj a materiály.Naším cieľom je produkt porovnateľný s termosetovými kompozitnými materiálmi.Mnoho ľudí sa pokúša použiť TPC pre AFP (Automatic Fiber Placement), no druhý krok treba spojiť.Z hľadiska geometrie je to veľké obmedzenie z hľadiska nákladov, času cyklu a veľkosti dielu.V skutočnosti môžeme zmeniť spôsob, akým vyrábame letecké diely.“
Okrem termoplastov Leonardo pokračuje vo výskume RTM technológie.„Toto je ďalšia oblasť, v ktorej spolupracujeme s CETMA a nový vývoj založený na starej technológii (v tomto prípade SQRTM) bol patentovaný.Kvalifikované odlievanie živice pôvodne vyvinuté spoločnosťou Radius Engineering (Salt Lake City, Utah, USA) (SQRTM).Corvaglia povedala: „Je dôležité mať metódu autoklávu (OOA), ktorá nám umožňuje používať materiály, ktoré sú už kvalifikované.„To nám tiež umožňuje používať predimpregnované lamináty s dobre známymi vlastnosťami a vlastnosťami.Pomocou tejto technológie sme navrhli, demonštrovali a požiadali o patent na okenné rámy lietadiel.“
Napriek COVID-19 CETMA stále spracováva program Leonardo, tu je znázornené použitie SQRTM na výrobu okenných konštrukcií lietadiel na dosiahnutie bezchybných komponentov a zrýchlenie predtvarovania v porovnaní s tradičnou technológiou RTM.Preto môže Leonardo nahradiť zložité kovové časti sieťovými kompozitnými časťami bez ďalšieho spracovania.Zdroj |CETMA, Leonardo.
Pappadà zdôraznil: „Toto je tiež staršia technológia, ale ak idete online, nemôžete nájsť informácie o tejto technológii.“Opäť používame analytické modely na predpovedanie a optimalizáciu parametrov procesu.Pomocou tejto technológie môžeme dosiahnuť dobrú distribúciu živice – žiadne suché oblasti alebo akumuláciu živice – a takmer nulovú pórovitosť.Pretože môžeme kontrolovať obsah vlákien, môžeme vyrábať veľmi vysoké štrukturálne vlastnosti a technológiu možno použiť na výrobu zložitých tvarov.Používame rovnaké materiály, ktoré spĺňajú požiadavky na vytvrdzovanie v autokláve, ale používame metódu OOA, ale môžete sa rozhodnúť aj pre použitie rýchlo vytvrdzujúcej živice na skrátenie doby cyklu na niekoľko minút.“
"Dokonca aj so súčasným predimpregnovaným laminátom sme skrátili čas vytvrdzovania," povedal Corvaglia.„Napríklad v porovnaní s bežným cyklom v autokláve 8-10 hodín, pre časti, ako sú okenné rámy, SQRTM možno použiť 3-4 hodiny.Teplo a tlak sú priamo aplikované na časti a vykurovacia hmota je menšia.Okrem toho je ohrev tekutej živice v autokláve rýchlejší ako vzduch a kvalita dielov je tiež vynikajúca, čo je výhodné najmä pri zložitých tvaroch.Žiadne prepracovanie, takmer nulové dutiny a vynikajúca kvalita povrchu, pretože nástroj je v ovládaní, nie vákuové vrecko.
Leonardo využíva na inovácie rôzne technológie.Vzhľadom na rýchly vývoj technológie sa domnieva, že investície do vysokorizikového výskumu a vývoja (nízka TRL) sú nevyhnutné pre vývoj nových technológií potrebných pre budúce produkty, ktoré presahujú inkrementálne (krátkodobé) vývojové schopnosti, ktorými už existujúce produkty disponujú. .Hlavný plán výskumu a vývoja Leonardo 2030 spája takú kombináciu krátkodobých a dlhodobých stratégií, ktorá predstavuje jednotnú víziu pre udržateľnú a konkurencieschopnú spoločnosť.
V rámci tohto plánu spustí Leonardo Labs, medzinárodnú podnikovú sieť výskumných a vývojových laboratórií, ktorá sa venuje výskumu, vývoju a inováciám.Do roku 2020 sa spoločnosť bude snažiť otvoriť prvých šesť laboratórií Leonardo v Miláne, Turíne, Janove, Ríme, Neapole a Tarante a prijíma 68 výskumníkov (Leonardo Research Fellows) so zručnosťami v nasledujúcich oblastiach: 36 autonómnych inteligentných systémov pre pozície umelej inteligencie, 15 analýz veľkých dát, 6 vysokovýkonných výpočtov, 4 elektrifikácia leteckých platforiem, 5 materiálov a štruktúr a 2 kvantové technológie.Leonardo Laboratory bude hrať úlohu inovačného postu a tvorcu budúcej technológie Leonardo.
Stojí za zmienku, že technológia Leonarda komercializovaná v lietadlách sa môže použiť aj v pozemných a námorných oddeleniach.Zostaňte naladení na ďalšie aktualizácie o programe Leonardo a jeho potenciálnom vplyve na kompozitné materiály.
Matrica spája materiál vystužený vláknami, dáva kompozitnému komponentu tvar a určuje kvalitu jeho povrchu.Kompozitná matrica môže byť polymér, keramika, kov alebo uhlík.Toto je sprievodca výberom.
Pre kompozitné aplikácie tieto duté mikroštruktúry nahrádzajú veľký objem nízkou hmotnosťou a zvyšujú objem spracovania a kvalitu produktu.
Čas odoslania: Feb-09-2021