Италијанскиот OEM и добавувачот Tier 1 Леонардо соработуваа со одделот за истражување и развој на CETMA за да развијат нови композитни материјали, машини и процеси, вклучително и индукциско заварување за консолидација на термопластични композити на лице место.#Trend#cleansky#f-35
Leonardo Aerostructures, лидер во производството на композитни материјали, произведува едноделни буриња со трупот за Boeing 787. Работи со CETMA на развој на нови технологии, вклучувајќи обликување со континуирана компресија (CCM) и SQRTM (долу).Технологија на производство.Извор |Леонардо и CETMA
Овој блог се заснова на моето интервју со Стефано Корваља, материјален инженер, директор за истражување и развој и менаџер за интелектуална сопственост на одделот за структура на авионите на Леонардо (Гротаље, Помиљано, Фоџа, производствени капацитети Нола, јужна Италија) и интервју со д-р Силвио Папада, истражување инженер и раководител.Проект за соработка помеѓу CETMA (Бриндизи, Италија) и Леонардо.
Леонардо (Рим, Италија) е еден од главните светски играчи во воздушната, одбраната и безбедноста, со обрт од 13,8 милијарди евра и повеќе од 40.000 вработени ширум светот.Компанијата обезбедува сеопфатни решенија за воздух, копно, море, вселена, мрежа и безбедност и беспилотни системи ширум светот.Инвестицијата на Леонардо за истражување и развој е приближно 1,5 милијарди евра (11% од приходот во 2019 година), рангирана на второто место во Европа и четвртото во светот во однос на инвестициите за истражување во воздушната и одбранбената област.
Leonardo Aerostructures произведува едноделни композитни буриња со трупот за деловите 44 и 46 на Boeing 787 Dreamliner.Извор |Леонардо
Леонардо, преку неговиот оддел за структура на воздухопловството, им обезбедува на главните програми за цивилни авиони во светот производство и монтажа на големи структурни компоненти од композитни и традиционални материјали, вклучувајќи го трупот и опашката.
Leonardo Aerostructures произведува композитни хоризонтални стабилизатори за Boeing 787 Dreamliner.Извор |Леонардо
Во однос на композитните материјали, Одделот за воздушна структура на Леонардо произведува „едноделни буриња“ за централните делови на трупот на Боинг 787 44 и 46 во фабриката во Гротаље и хоризонталните стабилизатори во фабриката во Фоџа, кои сочинуваат приближно 14% од трупот на 787.%.Производството на други производи од композитна структура вклучува производство и монтажа на задното крило на комерцијалните авиони ATR и Airbus A220 во неговата фабрика во Фоџа.Фоџа, исто така, произведува композитни делови за Боинг 767 и воените програми, вклучително и Joint Strike Fighter F-35, ловецот Eurofighter Typhoon, воениот транспортен авион C-27J и Falco Xplorer, најновиот член на фамилијата на беспилотни авиони Falco произведени. од Леонардо.
„Заедно со CETMA, правиме многу активности, како што се термопластични композити и обликување со пренос на смола (RTM)“, рече Корваља.„Нашата цел е да подготвиме активности за истражување и развој за производство во најкус можен рок.Во нашиот оддел (R&D и управување со IP), ние исто така бараме непушачки технологии со понизок TRL (ниво на техничка подготвеност-т.е., понискиот TRL е зародиш и подалеку од производството), но се надеваме дека ќе бидеме поконкурентни и ќе им помогнеме на клиентите околу светот“.
Папада додаде: „Од нашите заеднички напори, работиме напорно за да ги намалиме трошоците и влијанието врз животната средина.Откривме дека термопластичните композити (TPC) се намалени во споредба со термореактивните материјали“.
Corvaglia истакна: „Ги развивме овие технологии заедно со тимот на Силвио и изградивме некои автоматизирани прототипови на батерии за да ги оцениме во производството“.
„ССМ е одличен пример за нашите заеднички напори“, рече Папада.„Леонардо идентификуваше одредени компоненти направени од композитни материјали со терморегулација.Заедно ја истраживме технологијата на обезбедување на овие компоненти во TPC, фокусирајќи се на местата каде што има голем број делови на авионот, како што се структури за спојување и едноставни геометриски форми.Исправени“.
Делови произведени со користење на линијата за производство на континуирано обликување со компресија на CETMA.Извор |„CETMA: Италијанска иновација за истражување и развој на композитни материјали“
Тој продолжи: „Ни треба нова производствена технологија со ниска цена и висока продуктивност“.Посочи дека во минатото при изработка на една компонента TPC се создавало големо количество отпад.„Значи, произведовме мрежа заснована на технологија за обликување со неизотермална компресија, но направивме некои иновации (патент во фаза на чекање) за да го намалиме отпадот.Дизајниравме целосно автоматска единица за ова, а потоа ни ја изгради италијанска компанија.“
Според Папада, единицата може да произведува компоненти дизајнирани од Леонардо, „една компонента на секои 5 минути, работејќи 24 часа на ден“.Сепак, неговиот тим потоа мораше да открие како да ги произведе преформите.Тој објасни: „На почетокот ни требаше процес на рамно ламинирање, бидејќи ова беше тесно грло во тоа време“.„Значи, нашиот процес започна со празно (рамен ламинат), а потоа го загреа во инфрацрвена (IR) печка., А потоа се става во пресата за формирање.Рамните ламинати обично се произведуваат со употреба на големи преси, за кои е потребно 4-5 часа циклус.Решивме да проучуваме нов метод кој може побрзо да произведе рамни ламинати.Затоа, во Леонардо Со поддршка од инженери, развивме високопродуктивна производна линија за CCM во CETMA.Го намаливме времето на циклус од 1 m за 1 m делови на 15 минути.Она што е важно е дека ова е континуиран процес, за да можеме да произведеме неограничена должина“.
Камерата со инфрацрвена термална слика (IRT) во линијата за прогресивно формирање на ролни SPARE му помага на CETMA да ја разбере распределбата на температурата за време на процесот на производство и да генерира 3D анализа за да го потврди компјутерскиот модел за време на процесот на развој на CCM.Извор |„CETMA: Италијанска иновација за истражување и развој на композитни материјали“
Сепак, како се споредува овој нов производ со CCM што Xperion (сега XELIS, Маркдорф, Германија) го користи повеќе од десет години?Папада рече: „Ние развивме аналитички и нумерички модели кои можат да предвидат дефекти како што се празнините“.„Соработувавме со Леонардо и Универзитетот во Саленто (Лече, Италија) за да ги разбереме параметрите и нивното влијание врз квалитетот.Ги користиме овие модели за да го развиеме овој нов CCM, каде што можеме да имаме висока дебелина, но исто така можеме да постигнеме висок квалитет.Со овие модели, не само што можеме да ги оптимизираме температурата и притисокот, туку и да го оптимизираме нивниот метод на примена.Може да развиете многу техники за рамномерно распределување на температурата и притисокот.Сепак, треба да го разбереме влијанието на овие фактори врз механичките својства и растот на дефектите на композитните структури“.
Папада продолжи: „Нашата технологија е пофлексибилна.Слично, CCM е развиен пред 20 години, но нема информации за тоа бидејќи неколкуте компании што го користат не споделуваат знаење и експертиза.Затоа, мора да почнеме од нула, само врз основа на нашето разбирање за композитните материјали и обработката“.
„Сега поминуваме низ внатрешни планови и работиме со клиентите за да ги пронајдеме компонентите на овие нови технологии“, рече Корваља.„Овие делови можеби ќе треба да се редизајнираат и квалификуваат пред да започне производството“.Зошто?„Целта е авионот да биде што е можно полесен, но по конкурентна цена.Затоа, ние исто така мора да ја оптимизираме дебелината.Сепак, може да откриеме дека еден дел може да ја намали тежината или да идентификува повеќе делови со слични форми, што може да заштеди многу пари.
Тој повтори дека до сега оваа технологија била во рацете на неколку луѓе.„Но, ние развивме алтернативни технологии за автоматизирање на овие процеси со додавање на понапредни пресни лајсни.Ставаме рамен ламинат и потоа вадиме дел подготвен за употреба.Ние сме во процес на редизајнирање на делови и развој на рамни или профилирани делови.Сцената на ССМ“.
„Сега имаме многу флексибилна производна линија за CCM во CETMA“, рече Папада.„Овде можеме да примениме различни притисоци колку што е потребно за да постигнеме сложени форми.Производната линија што ќе ја развиеме заедно со Леонардо ќе биде повеќе фокусирана на исполнување на неговите специфични Потребни компоненти.Ние веруваме дека различни линии CCM може да се користат за рамни и L-облик жици наместо за посложени форми.На овој начин, во споредба со големите преси кои моментално се користат за производство на сложени геометриски TPC делови, можеме да ја направиме цената на опремата Одржувајте ја ниска“.
CETMA користи CCM за производство на жици и панели од јаглеродни влакна/PEKK еднонасочна лента, а потоа користи индукциско заварување на овој демонстратор на снопови на јаболка за да ги поврзе во проектот Clean Sky 2 KEELBEMAN управуван од EURECAT.Извор|“Реализиран е демонстратор за заварување на греди од термопластичен кил.”
„Индукциското заварување е многу интересно за композитните материјали, бидејќи температурата може многу добро да се прилагоди и контролира, загревањето е многу брзо и контролата е многу прецизна“, рече Папада.„Заедно со Леонардо, развивме индукциско заварување за спојување на компонентите на TPC.Но, сега размислуваме да користиме индукционо заварување за in-situ консолидација (ISC) на TPC лента.За таа цел, развивме нова лента од јаглеродни влакна, може многу брзо да се загрее со индукционо заварување со помош на специјална машина.Лентата го користи истиот основен материјал како и комерцијалната лента, но има различна архитектура за подобрување на електромагнетното загревање.Додека ги оптимизираме механичките својства, го разгледуваме и процесот за да се обидеме да исполниме различни барања, како на пример како да се справиме со нив економично и ефикасно преку автоматизација“.
Тој посочи дека е тешко да се постигне ISC со TPC лента со добра продуктивност.„За да се користи за индустриско производство, мора побрзо да се загрева и лади и да се врши притисок на многу контролиран начин.Затоа, решивме да користиме индукциско заварување за да загрееме само мала површина каде што материјалот е консолидиран, а останатите Ламинати се чуваат на ладни“.Папада вели дека TRL за индукционо заварување што се користи за склопување е поголем.“
Интеграцијата на лице место со користење на индукциско греење се чини крајно нарушувачка - во моментов, ниту еден друг OEM или добавувач на нивоа не го прави тоа јавно.„Да, ова може да биде технологија која предизвикува нарушување“, рече Корваља.„Аплициравме за патенти за машината и материјалите.Нашата цел е производ споредлив со термореактивните композитни материјали.Многу луѓе се обидуваат да користат TPC за AFP (Автоматско поставување влакна), но вториот чекор мора да се комбинира.Во однос на геометријата, ова е големо ограничување во однос на трошоците, времето на циклусот и големината на делот.Всушност, ние може да го промениме начинот на кој произведуваме воздушни делови“.
Покрај термопластиката, Леонардо продолжува да ја истражува RTM технологијата.„Ова е уште една област каде што соработуваме со CETMA, а патентирани се нови случувања засновани на старата технологија (SQRTM во овој случај).Квалификувано обликување за пренос на смола првично развиено од Radius Engineering (Солт Лејк Сити, Јута, САД) (SQRTM).Corvaglia рече: „Важно е да се има метод на автоклав (OOA) кој ни овозможува да користиме материјали кои се веќе квалификувани.„Ова, исто така, ни овозможува да користиме препреги со добро познати карактеристики и квалитети.Ја користевме оваа технологија за дизајнирање, демонстрација и аплицирање за патент за прозорски рамки на авиони.“
И покрај COVID-19, CETMA сè уште ја обработува програмата Леонардо, овде е прикажана употребата на SQRTM за изработка на структури на прозорци на авиони за да се постигнат компоненти без дефекти и да се забрза пред-формирањето во споредба со традиционалната технологија RTM.Затоа, Леонардо може да ги замени сложените метални делови со мрежести композитни делови без понатамошна обработка.Извор |CETMA, Леонардо.
Папада истакна: „Ова е исто така постара технологија, но ако одите на интернет, не можете да најдете информации за оваа технологија“.Уште еднаш, ние користиме аналитички модели за да ги предвидиме и оптимизираме параметрите на процесот.Со оваа технологија, можеме да добиеме добра дистрибуција на смола - без суви области или акумулација на смола - и речиси нула порозност.Бидејќи можеме да ја контролираме содржината на влакна, можеме да произведеме многу високи структурни својства, а технологијата може да се користи за производство на сложени форми.Ги користиме истите материјали кои ги исполнуваат барањата за стврднување во автоклав, но го користиме методот OOA, но може да одлучите да користите и смола за брзо стврднување за да го скратите времето на циклусот на неколку минути.“
„Дури и со сегашната препрегнација, го намаливме времето на стврднување“, рече Корваља.„На пример, во споредба со нормален циклус на автоклав од 8-10 часа, за делови како што се прозорските рамки, SQRTM може да се користи 3-4 часа.Топлината и притисокот директно се применуваат на деловите, а грејната маса е помала.Покрај тоа, загревањето на течната смола во автоклавот е побрзо од воздухот, а квалитетот на деловите е исто така одличен, што е особено корисно за сложените форми.Без преработка, речиси нула празнини и одличен квалитет на површината, бидејќи алатката е во Контролирај ја, а не вакумската кеса.
Леонардо користи различни технологии за иновации.Поради брзиот развој на технологијата, таа верува дека инвестирањето во високоризично истражување и развој (низок TRL) е од суштинско значење за развој на нови технологии потребни за идните производи, што ги надминува инкременталните (краткорочни) развојни способности што веќе ги поседуваат постоечките производи. .Главниот план за истражување и развој на Леонардо за 2030 година комбинира таква комбинација на краткорочни и долгорочни стратегии, што е обединета визија за одржлива и конкурентна компанија.
Како дел од овој план, ќе започне Leonardo Labs, меѓународна корпоративна лабораториска мрежа за истражување и развој посветена на истражување и развој и иновации.До 2020 година, компанијата ќе се обиде да ги отвори првите шест лаборатории на Леонардо во Милано, Торино, Џенова, Рим, Неапол и Таранто и регрутира 68 истражувачи (Leonardo Research Fellows) со вештини во следните области: 36 автономни интелигентни системи за Позиции за вештачка интелигенција, 15 анализа на големи податоци, 6 компјутери со високи перформанси, 4 електрификација на авијациска платформа, 5 материјали и структури и 2 квантни технологии.Лабораторијата Леонардо ќе ја игра улогата на иновативен пост и креатор на идната технологија на Леонардо.
Вреди да се напомене дека технологијата на Леонардо комерцијализирана на авиони може да се примени и во нејзините копнени и морски оддели.Останете во тек за повеќе ажурирања за Леонардо и неговото потенцијално влијание врз композитните материјали.
Матрицата го врзува материјалот зајакнат со влакна, ја дава формата на композитната компонента и го одредува квалитетот на нејзината површина.Композитната матрица може да биде полимер, керамика, метал или јаглерод.Ова е водич за избор.
За композитни апликации, овие шупливи микроструктури заменуваат многу волумен со мала тежина и го зголемуваат обемот на обработка и квалитетот на производот.
Време на објавување: 09-02-2021 година