Італьянскі OEM і пастаўшчык першага ўзроўню Leonardo супрацоўнічаў з аддзелам даследаванняў і распрацовак CETMA для распрацоўкі новых кампазітных матэрыялаў, машын і працэсаў, уключаючы індукцыйную зварку для кансалідацыі тэрмапластычных кампазітаў на месцы.#Trend#cleansky#f-35
Leonardo Aerostructures, лідэр у вытворчасці кампазітных матэрыялаў, вырабляе суцэльныя ствалы фюзеляжа для Boeing 787. Ён супрацоўнічае з CETMA для распрацоўкі новых тэхналогій, уключаючы бесперапыннае прэсаванне (CCM) і SQRTM (унізе).Тэхналогія вытворчасці.Крыніца |Леанарда і CETMA
Гэты блог заснаваны на маім інтэрв'ю са Стэфана Корвалья, інжынерам па матэрыялах, дырэктарам па даследаваннях і распрацоўках і менеджэрам па інтэлектуальнай уласнасці аддзела канструкцыі самалётаў Леанарда (Гроталье, Помільяна, Фоджа, вытворчыя прадпрыемствы Нола, паўднёвая Італія), і інтэрв'ю з доктарам Сільвіо Папада, даслед інжынер і заг.Праект супрацоўніцтва паміж CETMA (Брындызі, Італія) і Leonardo.
Leonardo (Рым, Італія) з'яўляецца адным з найбуйнейшых сусветных гульцоў у аэракасмічнай, абароннай і бяспечнай сферах з абаротам 13,8 мільярдаў еўра і больш чым 40 000 супрацоўнікамі па ўсім свеце.Кампанія забяспечвае комплексныя рашэнні для паветраных, наземных, марскіх, касмічных, сеткавых і бяспекавых сістэм, а таксама беспілотных сістэм па ўсім свеце.Інвестыцыі Leonardo ў даследаванні і распрацоўкі складаюць каля 1,5 мільярда еўра (11% ад даходу ў 2019 годзе), што займае другое месца ў Еўропе і чацвёртае месца ў свеце з пункту гледжання інвестыцый у даследаванні ў аэракасмічнай і абароннай галінах.
Leonardo Aerostructures вырабляе суцэльныя кампазітныя ствалы фюзеляжа для частак 44 і 46 Boeing 787 Dreamliner.Крыніца |Леанарда
Leonardo праз свой дэпартамент авіяцыйнай канструкцыі забяспечвае асноўныя сусветныя праграмы грамадзянскай авіяцыі з вытворчасцю і зборкай буйных структурных кампанентаў з кампазітных і традыцыйных матэрыялаў, уключаючы фюзеляж і хвост.
Leonardo Aerostructures вырабляе кампазітныя гарызантальныя стабілізатары для Boeing 787 Dreamliner.Крыніца |Леанарда
Што тычыцца кампазітных матэрыялаў, то аддзел аэракасмічных канструкцый Леанарда вырабляе «суцэльныя ствалы» для цэнтральных секцый 44 і 46 фюзеляжа Boeing 787 на заводзе ў Гротагліе і гарызантальных стабілізатараў на заводзе ў Фоджа, што складае прыкладна 14% фюзеляжа 787.%.Вытворчасць іншых кампазітных структурных вырабаў уключае выраб і зборку задняга крыла камерцыйных самалётаў ATR і Airbus A220 на заводзе ў Фоджа.Foggia таксама вырабляе кампазітныя дэталі для Boeing 767 і ваенных праграм, у тым ліку Joint Strike Fighter F-35, знішчальнік Eurofighter Typhoon, ваенна-транспартны самалёт C-27J і Falco Xplorer, апошні член сямейства беспілотных лятальных апаратаў Falco. Леанарда.
«Разам з CETMA мы займаемся многімі відамі дзейнасці, напрыклад, тэрмапластычнымі кампазітамі і фармаваннем з пераносу смалы (RTM)», — сказаў Корвалья.«Наша задача — падрыхтаваць НДДКР да вытворчасці ў самыя кароткія тэрміны.У нашым аддзеле (даследаванні і распрацоўкі і кіраванне інтэлектуальнай уласнасцю) мы таксама шукаем прарыўныя тэхналогіі з больш нізкім узроўнем тэхнічнай гатоўнасці (г.зн. ніжэйшы ўзровень тэхнічнай гатоўнасці знаходзіцца ў стадыі зараджэння і далей ад вытворчасці), але мы спадзяемся быць больш канкурэнтаздольнымі і аказваць дапамогу кліентам па ўсім свет».
Папада дадаў: «Пасля нашых сумесных намаганняў мы ўпарта працуем над зніжэннем выдаткаў і ўздзеяння на навакольнае асяроддзе.Мы выявілі, што тэрмапластычныя кампазіты (TPC) былі зніжаны ў параўнанні з термореактивными матэрыяламі».
Корвалья адзначыў: «Мы распрацавалі гэтыя тэхналогіі разам з камандай Сільвіё і стварылі некалькі аўтаматызаваных прататыпаў батарэй, каб ацаніць іх у вытворчасці».
"CCM - выдатны прыклад нашых сумесных намаганняў", - сказаў Папада.«Леанарда ідэнтыфікаваў некаторыя кампаненты, зробленыя з термореактивных кампазітных матэрыялаў.Разам мы даследавалі тэхналогію забеспячэння гэтых кампанентаў у TPC, засяродзіўшы ўвагу на месцах, дзе на самалёце знаходзіцца вялікая колькасць дэталяў, такіх як зрошчвальныя канструкцыі і простыя геаметрычныя формы.Стойкі».
Дэталі, вырабленыя з выкарыстаннем вытворчай лініі бесперапыннага прэсавання CETMA.Крыніца |«CETMA: інавацыі ў галіне даследаванняў і распрацовак італьянскіх кампазітных матэрыялаў»
Ён працягнуў: «Нам патрэбна новая тэхналогія вытворчасці з нізкім коштам і высокай прадукцыйнасцю».Ён звярнуў увагу на тое, што раней пры вырабе аднаго кампанента ТПК утваралася вялікая колькасць адходаў.«Такім чынам, мы вырабілі форму сеткі на аснове неізатэрмічнай тэхналогіі прэсавання, але мы ўнеслі некаторыя новаўвядзенні (заяўлены патэнт), каб паменшыць адходы.Для гэтага мы сканструявалі цалкам аўтаматычную ўстаноўку, а потым італьянская кампанія пабудавала яе для нас.«
Па словах Паппада, устаноўка можа вырабляць кампаненты, распрацаваныя Леанарда, «адзін кампанент кожныя 5 хвілін, працуючы 24 гадзіны ў суткі».Аднак затым яго камандзе трэба было высветліць, як вырабляць нарыхтоўкі.Ён растлумачыў: «Напачатку нам патрэбен быў працэс плоскага ламінавання, таму што ў той час гэта было вузкім месцам».«Такім чынам, наш працэс пачаўся з нарыхтоўкі (плоскага ламінату), а затым нагрэў яе ў інфрачырвонай (ВК) печы., А затым пакласці ў прэс для фарміравання.Плоскі ламінат звычайна вырабляюць з выкарыстаннем вялікіх прэсаў, якія патрабуюць 4-5 гадзін цыклу.Мы вырашылі вывучыць новы метад, які можа вырабляць плоскі ламінат хутчэй.Таму ў Leonardo пры падтрымцы інжынераў мы распрацавалі высокапрадукцыйную лінію па вытворчасці CCM у CETMA.Мы скарацілі час цыкла 1 м на 1 м частак да 15 хвілін.Важна тое, што гэта бесперапынны працэс, таму мы можам вырабляць неабмежаваную даўжыню».
Інфрачырвоная цеплавізійная камера (IRT) на лініі прагрэсіўнага фармавання рулонаў SPARE дапамагае CETMA зразумець размеркаванне тэмпературы падчас вытворчага працэсу і стварыць 3D-аналіз для праверкі камп'ютэрнай мадэлі ў працэсе распрацоўкі CCM.Крыніца |«CETMA: інавацыі ў галіне даследаванняў і распрацовак італьянскіх кампазітных матэрыялаў»
Аднак як гэты новы прадукт у параўнанні з CCM, які Xperion (цяпер XELIS, Маркдорф, Германія) выкарыстоўваў больш за дзесяць гадоў?Паппада сказаў: «Мы распрацавалі аналітычныя і лікавыя мадэлі, якія могуць прадказаць такія дэфекты, як пустэчы».«Мы супрацоўнічалі з Леанарда і Універсітэтам Салента (Лечэ, Італія), каб зразумець параметры і іх уплыў на якасць.Мы выкарыстоўваем гэтыя мадэлі для распрацоўкі гэтага новага CCM, дзе мы можам мець вялікую таўшчыню, але таксама можам дасягнуць высокай якасці.З дапамогай гэтых мадэляў мы можам не толькі аптымізаваць тэмпературу і ціск, але і аптымізаваць метад іх прымянення.Вы можаце распрацаваць мноства метадаў раўнамернага размеркавання тэмпературы і ціску.Аднак мы павінны разумець уплыў гэтых фактараў на механічныя ўласцівасці і рост дэфектаў кампазітных канструкцый».
Папада працягнуў: «Наша тэхналогія больш гнуткая.Падобным чынам CCM быў распрацаваны 20 гадоў таму, але пра яго няма інфармацыі, таму што некалькі кампаній, якія яго выкарыстоўваюць, не дзеляцца ведамі і вопытам.Такім чынам, мы павінны пачаць з нуля, толькі на аснове нашага разумення кампазітных матэрыялаў і апрацоўкі».
«Цяпер мы прапрацоўваем унутраныя планы і працуем з кліентамі, каб знайсці кампаненты гэтых новых тэхналогій», — сказаў Корвалья.«Гэтыя дэталі, магчыма, спатрэбіцца перапрацаваць і перакваліфікаваць перад пачаткам вытворчасці».чаму?«Мэта складаецца ў тым, каб зрабіць самалёт як мага больш лёгкім, але па канкурэнтаздольнай цане.Такім чынам, мы таксама павінны аптымізаваць таўшчыню.Тым не менш, мы можам выявіць, што адна частка можа паменшыць вагу або вызначыць некалькі частак падобнай формы, што можа зэканоміць шмат грошай».
Ён паўтарыў, што да гэтага часу гэтая тэхналогія была ў руках некалькіх людзей.«Але мы распрацавалі альтэрнатыўныя тэхналогіі для аўтаматызацыі гэтых працэсаў, дадаўшы больш дасканалыя прэс-формы.Мы ўкладваем плоскі ламінат, а потым вымаем яго частку, гатовы да выкарыстання.Мы знаходзімся ў працэсе рэканструкцыі дэталяў і распрацоўкі плоскіх або профільных дэталяў.Этап СКК».
«Цяпер у нас ёсць вельмі гнуткая вытворчая лінія CCM у CETMA», — сказаў Папада.«Тут мы можам прымяняць розныя ціскі, неабходныя для дасягнення складаных формаў.Лінейка прадуктаў, якую мы будзем распрацоўваць разам з Leonardo, будзе ў большай ступені арыентавана на выкананне канкрэтных абавязковых кампанентаў.Мы лічым, што розныя лініі CCM могуць быць выкарыстаны для плоскіх і L-вобразных стрынгераў замест больш складаных формаў.Такім чынам, у параўнанні з вялікімі прэсамі, якія ў цяперашні час выкарыстоўваюцца для вытворчасці складаных геаметрычных дэталяў TPC, мы можам зрабіць кошт абсталявання нізкім».
CETMA выкарыстоўвае CCM для вытворчасці стрынгераў і панэляў з аднабаковай стужкі з вугляроднага валакна/PEKK, а затым выкарыстоўвае індукцыйную зварку гэтага дэманстратара пучка кіля для іх злучэння ў праекце Clean Sky 2 KEELBEMAN, якім кіруе EURECAT.Крыніца|«Рэалізаваны дэманстратар для зваркі тэрмапластычных кілавых бэлек».
«Індукцыя зваркі вельмі цікавая для кампазітных матэрыялаў, таму што тэмпературу можна вельмі добра рэгуляваць і кантраляваць, награванне вельмі хуткае, а кіраванне вельмі дакладнае», — сказаў Папада.«Разам з Leonardo мы распрацавалі індукцыйную зварку для злучэння кампанентаў TPC.Але цяпер мы разглядаем магчымасць выкарыстання індукцыйнай зваркі для кансалідацыі на месцы (ISC) стужкі TPC.З гэтай мэтай мы распрацавалі новую стужку з вугляроднага валакна. Яе можна вельмі хутка награваць з дапамогай індукцыйнай зваркі з дапамогай спецыяльнага апарата.Стужка выкарыстоўвае той жа асноўны матэрыял, што і камерцыйная стужка, але мае іншую архітэктуру для паляпшэння электрамагнітнага нагрэву.Аптымізуючы механічныя ўласцівасці, мы таксама разглядаем працэс, каб паспрабаваць задаволіць розныя патрабаванні, напрыклад, як рэнтабельна і эфектыўна з імі змагацца з дапамогай аўтаматызацыі».
Ён адзначыў, што цяжка дасягнуць ISC са стужкай TPC з добрай прадукцыйнасцю.«Для таго, каб выкарыстоўваць яго для прамысловай вытворчасці, вы павінны награваць і астуджаць хутчэй і аказваць ціск вельмі кантраляваным спосабам.Таму мы вырашылі выкарыстаць індукцыйную зварку, каб абагрэць толькі невялікую вобласць, дзе матэрыял кансалідуецца, а астатнія ламінаты захоўваюцца ў халодным стане».Pappadà кажа, што TRL для індукцыйнай зваркі, якая выкарыстоўваецца для зборкі, вышэй.«
Інтэграцыя на месцы з выкарыстаннем індукцыйнага нагрэву здаецца надзвычай разбуральнай - у цяперашні час ні адзін іншы OEM або пастаўшчык ўзроўню не робіць гэтага публічна."Так, гэта можа быць прарыўная тэхналогія", - сказаў Корвалья.«Мы падалі заяўку на патэнты на машыну і матэрыялы.Наша мэта - прадукт, параўнальны з термореактивными кампазітнымі матэрыяламі.Многія людзі спрабуюць выкарыстоўваць TPC для AFP (аўтаматычнае размяшчэнне валакна), але другі этап трэба аб'яднаць.З пункту гледжання геаметрыі, гэта вялікае абмежаванне з пункту гледжання кошту, часу цыклу і памеру дэталі.Фактычна, мы можам змяніць спосаб вытворчасці аэракасмічных дэталяў».
Акрамя тэрмапластаў, Леанарда працягвае даследаванні тэхналогіі RTM.«Гэта яшчэ адна сфера, дзе мы супрацоўнічаем з CETMA, і новыя распрацоўкі, заснаваныя на старой тэхналогіі (у дадзеным выпадку SQRTM), запатэнтаваны.Кваліфікаванае пераноснае ліццё смалы, першапачаткова распрацаванае кампаніяй Radius Engineering (Солт-Лэйк-Сіці, штат Юта, ЗША) (SQRTM).Корвалья сказаў: «Важна мець метад аўтаклава (OOA), які дазваляе нам выкарыстоўваць матэрыялы, якія ўжо кваліфікаваны.«Гэта таксама дазваляе нам выкарыстоўваць прэпрэгі з добра вядомымі характарыстыкамі і якасцямі.Мы выкарыстоўвалі гэтую тэхналогію для распрацоўкі, дэманстрацыі і падачы заяўкі на патэнт на аконныя рамы самалётаў.«
Нягледзячы на COVID-19, CETMA па-ранейшаму апрацоўвае праграму Leonardo, тут паказана выкарыстанне SQRTM для вырабу аконных канструкцый самалётаў для атрымання кампанентаў без дэфектаў і паскарэння папярэдняга фармавання ў параўнанні з традыцыйнай тэхналогіяй RTM.Такім чынам, Леанарда можа замяніць складаныя металічныя дэталі сеткаватымі кампазітнымі дэталямі без дадатковай апрацоўкі.Крыніца |CETMA, Леанарда.
Паппада адзначыў: "Гэта таксама старая тэхналогія, але калі вы заходзіце ў Інтэрнэт, вы не можаце знайсці інфармацыю аб гэтай тэхналогіі".Зноў жа, мы выкарыстоўваем аналітычныя мадэлі для прагназавання і аптымізацыі параметраў працэсу.З дапамогай гэтай тэхналогіі мы можам атрымаць добрае размеркаванне смалы - без сухіх участкаў або назапашвання смалы - і амаль нулявую сітаватасць.Паколькі мы можам кантраляваць утрыманне валакна, мы можам вырабляць вельмі высокія структурныя ўласцівасці, і тэхналогія можа быць выкарыстана для вытворчасці складаных формаў.Мы выкарыстоўваем тыя ж матэрыялы, якія адпавядаюць патрабаванням аўтаклаўнага отвержденія, але выкарыстоўваем метад OOA, але вы таксама можаце вырашыць выкарыстаць хуткацвярдзельную смалу, каб скараціць час цыкла да некалькіх хвілін.«
«Нават з цяперашнім препрегом мы скарацілі час отвержденія», - сказаў Корвалья.«Напрыклад, у параўнанні са звычайным цыклам аўтаклава ў 8-10 гадзін, для такіх частак, як аконныя рамы, SQRTM можна выкарыстоўваць на працягу 3-4 гадзін.Цяпло і ціск непасрэдна прымяняюцца да дэталяў, і маса нагрэву менш.Акрамя таго, награванне вадкай смалы ў аўтаклаве адбываецца хутчэй, чым паветра, і якасць дэталяў таксама выдатная, што асабліва карысна для складаных формаў.Ніякай дапрацоўкі, амаль нулявая пустэча і выдатная якасць паверхні, таму што інструмент знаходзіцца ў Control it, а не ў вакуумным мяшку.
Леанарда выкарыстоўвае розныя тэхналогіі для інавацый.У сувязі з хуткім развіццём тэхналогій ён лічыць, што інвестыцыі ў даследаванні і распрацоўкі з высокай рызыкай (нізкі TRL) вельмі важныя для распрацоўкі новых тэхналогій, неабходных для будучых прадуктаў, якія перавышаюць дадатковыя (кароткатэрміновыя) магчымасці развіцця, якімі ўжо валодаюць існуючыя прадукты. .Генеральны план даследаванняў і распрацовак Леанарда да 2030 г. аб'ядноўвае такую камбінацыю кароткатэрміновых і доўгатэрміновых стратэгій, што з'яўляецца адзіным бачаннем устойлівай і канкурэнтаздольнай кампаніі.
У рамках гэтага плана ён запусціць Leonardo Labs, міжнародную карпаратыўную сетку лабараторый даследаванняў і распрацовак, прысвечаную НДДКР і інавацыям.Да 2020 года кампанія будзе імкнуцца адкрыць першыя шэсць лабараторый Leonardo ў Мілане, Турыне, Генуі, Рыме, Неапалі і Таранта і набірае 68 даследчыкаў (навуковых супрацоўнікаў Leonardo), якія валодаюць навыкамі ў наступных галінах: 36 аўтаномных інтэлектуальных сістэм для пасады ў сферы штучнага інтэлекту, 15 - аналіз вялікіх даных, 6 - высокапрадукцыйныя вылічэнні, 4 - электрыфікацыя авіяцыйнай платформы, 5 - матэрыялы і структуры і 2 - квантавыя тэхналогіі.Лабараторыя Леанарда будзе выконваць ролю інавацыйнага паста і стваральніка будучай тэхналогіі Леанарда.
Варта адзначыць, што тэхналогія Леанарда, камерцыялізаваная на самалётах, можа таксама прымяняцца ў наземных і марскіх аддзелах.Сачыце за навінамі аб Леанарда і яго магчымым уплыве на кампазітныя матэрыялы.
Матрыца звязвае армаваны валокнамі матэрыял, надае кампазітнаму кампаненту форму і вызначае якасць яго паверхні.Кампазітная матрыца можа быць палімернай, керамічнай, металічнай або вугляроднай.Гэта кіраўніцтва па выбары.
Для прымянення кампазітных матэрыялаў гэтыя полыя мікраструктуры замяняюць вялікі аб'ём малой вагой і павялічваюць аб'ём апрацоўкі і якасць прадукцыі.
Час публікацыі: 09 лютага 2021 г