Ang Italian OEM at Tier 1 na supplier na si Leonardo ay nakipagtulungan sa CETMA R&D department upang bumuo ng mga bagong composite na materyales, makina at proseso, kabilang ang induction welding para sa on-site na pagsasama-sama ng mga thermoplastic composites.#Uso#cleansky#f-35
Si Leonardo Aerostructures, isang pinuno sa produksyon ng mga composite na materyales, ay gumagawa ng one-piece fuselage barrels para sa Boeing 787. Nakikipagtulungan ito sa CETMA upang bumuo ng mga bagong teknolohiya kabilang ang tuluy-tuloy na compression molding (CCM) at SQRTM (ibaba).Produksiyong teknolohiya.Pinagmulan |Leonardo at CETMA
Ang blog na ito ay batay sa aking panayam kay Stefano Corvaglia, material engineer, R&D director at intellectual property manager ng aircraft structure department ni Leonardo (Grottaglie, Pomigliano, Foggia, Nola production facility, southern Italy), at isang panayam kay Dr. Silvio Pappadà, pananaliksik engineer at pinuno.Proyekto ng pakikipagtulungan sa pagitan ng CETMA (Brindisi, Italy) at Leonardo.
Si Leonardo (Roma, Italy) ay isa sa mga pangunahing manlalaro sa mundo sa larangan ng aerospace, depensa at seguridad, na may turnover na 13.8 bilyong euro at higit sa 40,000 empleyado sa buong mundo.Nagbibigay ang kumpanya ng mga komprehensibong solusyon para sa himpapawid, lupa, dagat, kalawakan, network at seguridad, at mga unmanned system sa buong mundo.Ang pamumuhunan sa R&D ni Leonardo ay humigit-kumulang 1.5 bilyong euro (11% ng kita ng 2019), na pumapangalawa sa Europa at pang-apat sa mundo sa mga tuntunin ng pamumuhunan sa pananaliksik sa larangan ng aerospace at depensa.
Gumagawa ang Leonardo Aerostructures ng one-piece composite fuselage barrels para sa mga bahagi 44 at 46 ng Boeing 787 Dreamliner.Pinagmulan |Leonardo
Si Leonardo, sa pamamagitan ng departamento ng istruktura ng aviation nito, ay nagbibigay sa mga pangunahing programa ng sasakyang panghimpapawid ng mundo sa paggawa at pagpupulong ng malalaking bahagi ng istruktura ng composite at tradisyonal na mga materyales, kabilang ang fuselage at buntot.
Gumagawa ang Leonardo Aerostructures ng mga composite horizontal stabilizer para sa Boeing 787 Dreamliner.Pinagmulan |Leonardo
Sa mga tuntunin ng mga pinagsama-samang materyales, ang Aerospace Structure Division ng Leonardo ay gumagawa ng "one-piece barrels" para sa Boeing 787 central fuselage sections 44 at 46 sa Grottaglie plant nito at ang horizontal stabilizer sa Foggia plant nito, na nagkakahalaga ng humigit-kumulang 14% ng 787 fuselage.%.Kasama sa paggawa ng iba pang produkto ng composite structure ang pagmamanupaktura at pag-assemble ng rear wing ng ATR at Airbus A220 commercial aircraft sa Foggia Plant nito.Gumagawa din ang Foggia ng mga composite parts para sa Boeing 767 at mga programang militar, kabilang ang Joint Strike Fighter F-35, ang Eurofighter Typhoon fighter, ang C-27J military transport aircraft, at ang Falco Xplorer, ang pinakabagong miyembro ng Falco unmanned aircraft family na ginawa. ni Leonardo.
"Kasama ang CETMA, gumagawa kami ng maraming aktibidad, tulad ng mga thermoplastic composites at resin transfer molding (RTM)," sabi ni Corvaglia."Ang aming layunin ay upang ihanda ang mga aktibidad sa R&D para sa produksyon sa pinakamaikling posibleng panahon.Sa aming departamento (R&D at IP management), naghahanap din kami ng mga nakakagambalang teknolohiya na may mas mababang TRL (technical readiness level-ibig sabihin, Ang mas mababang TRL ay nagsisimula at mas malayo sa produksyon), ngunit umaasa kaming maging mas mapagkumpitensya at magbigay ng tulong sa mga customer sa paligid ng mundo.”
Idinagdag ni Pappadà: "Mula sa aming pinagsamang pagsisikap, kami ay nagsusumikap na bawasan ang mga gastos at epekto sa kapaligiran.Nalaman namin na ang mga thermoplastic composites (TPC) ay nabawasan kumpara sa mga thermoset na materyales."
Itinuro ni Corvaglia: "Bumuo kami ng mga teknolohiyang ito kasama ng koponan ni Silvio at bumuo ng ilang mga automated na prototype ng baterya upang suriin ang mga ito sa produksyon."
"Ang CCM ay isang magandang halimbawa ng aming pinagsamang pagsisikap," sabi ni Pappadà."Natukoy ni Leonardo ang ilang bahagi na gawa sa mga thermoset composite na materyales.Sama-sama naming ginalugad ang teknolohiya ng pagbibigay ng mga bahaging ito sa TPC, na tumutuon sa mga lugar kung saan mayroong malaking bilang ng mga bahagi sa sasakyang panghimpapawid, tulad ng mga istruktura ng splicing at mga simpleng geometric na hugis.Mga patayo.”
Mga bahaging ginawa gamit ang tuloy-tuloy na compression molding production line ng CETMA.Pinagmulan |“CETMA: Italian Composite Materials R&D Innovation”
Nagpatuloy siya: "Kailangan namin ng isang bagong teknolohiya ng produksyon na may mababang gastos at mataas na produktibo."Ipinunto niya na sa nakaraan, ang isang malaking halaga ng basura ay nabuo sa panahon ng paggawa ng isang solong bahagi ng TPC.“Kaya, gumawa kami ng mesh na hugis batay sa non-isothermal compression molding na teknolohiya, ngunit gumawa kami ng ilang inobasyon (nakabinbin ang patent) para mabawasan ang basura.Nagdisenyo kami ng ganap na awtomatikong unit para dito, at pagkatapos ay isang kumpanyang Italyano ang nagtayo nito para sa amin.“
Ayon kay Pappadà, ang unit ay maaaring gumawa ng mga sangkap na idinisenyo ni Leonardo, "isang bahagi bawat 5 minuto, nagtatrabaho 24 na oras sa isang araw."Gayunpaman, ang kanyang koponan pagkatapos ay kailangang malaman kung paano gumawa ng mga preform.Ipinaliwanag niya: "Sa simula, kailangan namin ng flat lamination process, dahil ito ang bottleneck noong panahong iyon.""Kaya, nagsimula ang aming proseso sa isang blangko (flat laminate), at pagkatapos ay pinainit ito sa isang infrared (IR) oven., At pagkatapos ay ilagay sa pindutin para sa pagbuo.Ang mga flat laminate ay karaniwang ginagawa gamit ang malalaking pagpindot, na nangangailangan ng 4-5 na oras ng cycle time.Napagpasyahan naming pag-aralan ang isang bagong paraan na maaaring makagawa ng mga flat laminates nang mas mabilis.Samakatuwid, sa Leonardo Sa suporta ng mga inhinyero, bumuo kami ng isang high-productivity na linya ng produksyon ng CCM sa CETMA.Binawasan namin ang cycle time na 1m ng 1m na bahagi hanggang 15 minuto.Ang mahalaga ay tuloy-tuloy na proseso ito, para makagawa tayo ng walang limitasyong haba.”
Ang infrared thermal imager (IRT) camera sa SPARE progressive roll forming line ay tumutulong sa CETMA na maunawaan ang distribusyon ng temperatura sa panahon ng proseso ng produksyon at bumuo ng 3D analysis upang i-verify ang modelo ng computer sa panahon ng proseso ng pagbuo ng CCM.Pinagmulan |“CETMA: Italian Composite Materials R&D Innovation”
Gayunpaman, paano maihahambing ang bagong produktong ito sa CCM na ginamit ng Xperion (ngayon ay XELIS, Markdorf, Germany) nang higit sa sampung taon?Sinabi ni Pappadà: "Bumuo kami ng analytical at numerical na mga modelo na maaaring mahulaan ang mga depekto tulad ng mga voids.""Nakipagtulungan kami kay Leonardo at sa Unibersidad ng Salento (Lecce, Italy) upang maunawaan ang mga parameter at ang kanilang Epekto sa kalidad.Ginagamit namin ang mga modelong ito upang bumuo ng bagong CCM na ito, kung saan maaari kaming magkaroon ng mataas na kapal ngunit maaari ring makamit ang mataas na kalidad.Gamit ang mga modelong ito, hindi lamang natin ma-optimize ang temperatura at presyon, ngunit ma-optimize din natin ang kanilang paraan ng Application.Maaari kang bumuo ng maraming mga diskarte upang pantay na ipamahagi ang temperatura at presyon.Gayunpaman, kailangan nating maunawaan ang epekto ng mga salik na ito sa mga mekanikal na katangian at paglaki ng depekto ng mga pinagsama-samang istruktura."
Nagpatuloy si Pappadà: “Mas flexible ang ating teknolohiya.Katulad nito, ang CCM ay binuo 20 taon na ang nakakaraan, ngunit walang impormasyon tungkol dito dahil ang ilang mga kumpanya na gumagamit nito ay hindi nagbabahagi ng kaalaman at kadalubhasaan.Samakatuwid, dapat tayong magsimula sa simula, Batay lamang sa ating pag-unawa sa mga pinagsama-samang materyales at pagproseso."
"Pupunta kami ngayon sa mga panloob na plano at nakikipagtulungan sa mga customer upang mahanap ang mga bahagi ng mga bagong teknolohiyang ito," sabi ni Corvaglia."Ang mga bahaging ito ay maaaring kailangang muling idisenyo at muling maging kwalipikado bago magsimula ang produksyon."Bakit?"Ang layunin ay gawing magaan ang sasakyang panghimpapawid hangga't maaari, ngunit sa isang mapagkumpitensyang presyo.Samakatuwid, dapat din nating i-optimize ang kapal.Gayunpaman, maaari naming makita na ang isang bahagi ay maaaring magpababa ng timbang, o matukoy ang maraming bahagi na may katulad na mga hugis, na maaaring makatipid ng maraming gastos sa pera."
Inulit niya na hanggang ngayon, ang teknolohiyang ito ay nasa kamay ng iilang tao.“Ngunit nakagawa kami ng mga alternatibong teknolohiya upang i-automate ang mga prosesong ito sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mas advanced na mga press molding.Inilalagay namin ang isang flat laminate at pagkatapos ay kumuha ng isang bahagi nito, handa nang gamitin.Nasa proseso kami ng muling pagdidisenyo ng mga bahagi at pagbuo ng mga flat o profiled na bahagi.Ang yugto ng CCM."
"Mayroon na kaming napaka-flexible na linya ng produksyon ng CCM sa CETMA," sabi ni Pappadà."Dito maaari naming ilapat ang iba't ibang mga presyon kung kinakailangan upang makamit ang mga kumplikadong hugis.Ang linya ng produkto na bubuuin namin kasama ni Leonardo ay mas nakatuon sa pagtugon sa mga partikular na Kinakailangang bahagi nito.Naniniwala kami na maaaring gamitin ang iba't ibang linya ng CCM para sa mga flat at L-shaped na stringer sa halip na mas kumplikadong mga hugis.Sa ganitong paraan, kumpara sa malalaking pagpindot na kasalukuyang ginagamit upang makagawa ng mga kumplikadong geometrical na bahagi ng TPC, maaari naming gawin ang gastos ng kagamitan Panatilihin itong mababa."
Gumagamit ang CETMA ng CCM para gumawa ng mga stringer at panel mula sa carbon fiber/PEKK one-way tape, at pagkatapos ay gumagamit ng induction welding ng keel bundle demonstrator na ito para ikonekta ang mga ito sa Clean Sky 2 KEELBEMAN project na pinamamahalaan ng EURECAT.Pinagmulan|"Ang isang demonstrator para sa welding thermoplastic keel beams ay natanto."
"Ang induction welding ay napaka-interesante para sa mga composite na materyales, dahil ang temperatura ay maaaring iakma at makontrol nang napakahusay, ang pag-init ay napakabilis at ang kontrol ay napaka-tumpak," sabi ni Pappadà."Kasama ni Leonardo, bumuo kami ng induction welding upang sumali sa mga bahagi ng TPC.Ngunit ngayon ay isinasaalang-alang namin ang paggamit ng induction welding para sa in-situ consolidation (ISC) ng TPC tape.Sa layuning ito, nakagawa kami ng bagong carbon fiber tape, Maaari itong mapainit nang napakabilis sa pamamagitan ng induction welding gamit ang isang espesyal na makina.Gumagamit ang tape ng parehong base material gaya ng commercial tape, ngunit may ibang arkitektura upang mapabuti ang electromagnetic heating.Habang ino-optimize ang mga mekanikal na katangian, isinasaalang-alang din namin ang proseso upang subukang matugunan ang Iba't ibang mga kinakailangan, tulad ng kung paano haharapin ang mga ito nang matipid at mahusay sa pamamagitan ng automation."
Ipinunto niya na mahirap makamit ang ISC gamit ang TPC tape na may magandang productivity."Upang magamit ito para sa pang-industriyang produksyon, kailangan mong magpainit at magpalamig nang mas mabilis at maglapat ng presyon sa isang napaka-kontroladong paraan.Samakatuwid, nagpasya kaming gumamit ng induction welding upang magpainit lamang ng isang maliit na lugar kung saan ang materyal ay pinagsama-sama, at ang natitirang mga Laminate ay pinananatiling malamig.Sinabi ni Pappadà na ang TRL para sa induction welding na ginagamit para sa pagpupulong ay mas mataas.“
Ang on-site na pagsasama gamit ang induction heating ay tila lubhang nakakagambala-sa kasalukuyan, walang ibang OEM o tier na supplier ang gumagawa nito sa publiko."Oo, ito ay maaaring nakakagambalang teknolohiya," sabi ni Corvaglia."Nag-apply kami para sa mga patent para sa makina at mga materyales.Ang aming layunin ay isang produktong maihahambing sa mga thermoset composite na materyales.Maraming tao ang sumusubok na gumamit ng TPC para sa AFP (Automatic Fiber Placement), ngunit dapat pagsamahin ang pangalawang hakbang.Sa mga tuntunin ng geometry, Ito ay isang malaking limitasyon sa mga tuntunin ng gastos, oras ng pag-ikot at laki ng bahagi.Sa katunayan, maaari nating baguhin ang paraan ng paggawa ng mga bahagi ng aerospace."
Bilang karagdagan sa thermoplastics, patuloy na sinasaliksik ni Leonardo ang teknolohiya ng RTM."Ito ay isa pang lugar kung saan kami ay nakikipagtulungan sa CETMA, at ang mga bagong pag-unlad batay sa lumang teknolohiya (SQRTM sa kasong ito) ay patented.Kwalipikadong resin transfer molding na orihinal na binuo ng Radius Engineering (Salt Lake City, Utah, USA) (SQRTM).Sinabi ni Corvaglia: "Mahalagang magkaroon ng autoclave (OOA) na pamamaraan na nagpapahintulot sa amin na gumamit ng mga materyales na kwalipikado na."Ito rin ay nagpapahintulot sa amin na gumamit ng mga prepreg na may mga kilalang katangian at katangian.Ginamit namin ang teknolohiyang ito upang magdisenyo, magpakita at mag-aplay para sa isang patent para sa mga frame ng bintana ng sasakyang panghimpapawid.“
Sa kabila ng COVID-19, pinoproseso pa rin ng CETMA ang programang Leonardo, dito ipinapakita ang paggamit ng SQRTM upang gumawa ng mga istruktura ng bintana ng sasakyang panghimpapawid upang makamit ang mga bahagi na walang depekto at mapabilis ang pre-forming kumpara sa tradisyonal na teknolohiya ng RTM.Samakatuwid, maaaring palitan ni Leonardo ang mga kumplikadong bahagi ng metal na may mga mesh composite na bahagi nang walang karagdagang pagproseso.Pinagmulan |CETMA, Leonardo.
Itinuro ni Pappadà: "Isa rin itong mas lumang teknolohiya, ngunit kung mag-online ka, hindi ka makakahanap ng impormasyon tungkol sa teknolohiyang ito."Muli, gumagamit kami ng mga analytical na modelo upang hulaan at i-optimize ang mga parameter ng proseso.Sa teknolohiyang ito, makakakuha tayo ng magandang pamamahagi ng dagta-walang mga tuyong lugar o akumulasyon ng dagta-at halos zero porosity.Dahil makokontrol natin ang nilalaman ng hibla, makakagawa tayo ng napakataas na katangian ng istruktura, at magagamit ang teknolohiya upang makagawa ng mga kumplikadong hugis.Ginagamit namin ang parehong mga materyales na nakakatugon sa mga kinakailangan sa autoclave curing, ngunit ginagamit ang paraan ng OOA, ngunit maaari ka ring magpasya na gumamit ng dagta ng mabilis na paggamot upang paikliin ang cycle ng oras sa ilang minuto.“
"Kahit na sa kasalukuyang prepreg, binawasan namin ang oras ng paggamot," sabi ni Corvaglia."Halimbawa, kumpara sa isang normal na autoclave cycle na 8-10 oras, para sa mga bahagi tulad ng mga frame ng bintana, ang SQRTM ay maaaring gamitin sa loob ng 3-4 na oras.Ang init at presyon ay direktang inilalapat sa mga bahagi, at mas mababa ang heating mass.Bilang karagdagan, ang pag-init ng likidong dagta sa autoclave ay mas mabilis kaysa sa hangin, at ang kalidad ng mga bahagi ay mahusay din, na lalong kapaki-pakinabang para sa mga kumplikadong hugis.Walang rework, halos zero voids at mahusay na kalidad ng ibabaw, dahil ang tool ay nasa Kontrolin ito, hindi ang vacuum bag.
Gumagamit si Leonardo ng iba't ibang teknolohiya para magbago.Dahil sa mabilis na pag-unlad ng teknolohiya, naniniwala ito na ang pamumuhunan sa high-risk na R&D (mababang TRL) ay mahalaga para sa pagbuo ng mga bagong teknolohiya na kailangan para sa hinaharap na mga produkto, na lumalampas sa incremental (short-term) na mga kakayahan sa pag-unlad na mayroon nang mga produkto. .Pinagsasama ng master plan ng 2030 R&D ni Leonardo ang naturang kumbinasyon ng mga panandaliang at pangmatagalang estratehiya, na isang pinag-isang pananaw para sa isang sustainable at mapagkumpitensyang kumpanya.
Bilang bahagi ng planong ito, ilulunsad nito ang Leonardo Labs, isang internasyonal na corporate R&D laboratory network na nakatuon sa R&D at inobasyon.Sa 2020, hahanapin ng kumpanya na buksan ang unang anim na laboratoryo ng Leonardo sa Milan, Turin, Genoa, Rome, Naples at Taranto, at nagre-recruit ng 68 na mananaliksik (Leonardo Research Fellows) na may mga kasanayan sa mga sumusunod na larangan ): 36 na autonomous intelligent system para sa mga posisyon ng artificial intelligence, 15 malaking data analysis, 6 high-performance computing, 4 aviation platform electrification, 5 materyales at istruktura, at 2 quantum technologies.Gagampanan ng Leonardo Laboratory ang papel ng isang innovation post at ang lumikha ng hinaharap na teknolohiya ni Leonardo.
Kapansin-pansin na ang teknolohiya ni Leonardo na na-komersyal sa sasakyang panghimpapawid ay maaari ding ilapat sa mga kagawaran ng lupa at dagat nito.Manatiling nakatutok para sa higit pang mga update sa Leonardo at ang potensyal na epekto nito sa mga composite na materyales.
Ang matrix ay nagbubuklod sa fiber-reinforced na materyal, binibigyan ang composite na bahagi ng hugis nito, at tinutukoy ang kalidad ng ibabaw nito.Ang composite matrix ay maaaring polymer, ceramic, metal o carbon.Ito ay isang gabay sa pagpili.
Para sa mga pinagsama-samang aplikasyon, pinapalitan ng mga guwang na microstructure na ito ang maraming volume na may mababang timbang, at pinapataas ang dami ng pagproseso at kalidad ng produkto.
Oras ng post: Peb-09-2021