Italijanski OEM i dobavljač Tier 1 Leonardo surađivali su s odjelom za istraživanje i razvoj CETMA na razvoju novih kompozitnih materijala, strojeva i procesa, uključujući indukcijsko zavarivanje za konsolidaciju termoplastičnih kompozita na licu mjesta.#Trend#cleansky#f-35
Leonardo Aerostructures, lider u proizvodnji kompozitnih materijala, proizvodi jednodijelne cijevi trupa za Boeing 787. Radi sa CETMA-om na razvoju novih tehnologija uključujući kontinuirano kompresijsko oblikovanje (CCM) i SQRTM (donji dio).Tehnologija proizvodnje.Izvor |Leonardo i CETMA
Ovaj blog se zasniva na mom intervjuu sa Stefanom Corvagliom, inženjerom materijala, direktorom za istraživanje i razvoj i menadžerom za intelektualnu svojinu Leonardovog odeljenja za konstrukciju aviona (Grottaglie, Pomigliano, Foggia, proizvodni pogoni Nole, južna Italija), i intervju sa dr Silviom Pappadà, istraživanje. inženjer i šef.Projekat saradnje između CETMA (Brindisi, Italija) i Leonarda.
Leonardo (Rim, Italija) je jedan od najvećih svjetskih igrača u oblastima aeronautike, odbrane i sigurnosti, sa prometom od 13,8 milijardi eura i više od 40.000 zaposlenih širom svijeta.Kompanija nudi sveobuhvatna rješenja za zrak, kopno, more, svemir, mrežu i sigurnost, te bespilotne sisteme širom svijeta.Leonardova investicija u istraživanje i razvoj iznosi približno 1,5 milijardi eura (11% prihoda u 2019.), što je drugo u Evropi i četvrto u svijetu u smislu ulaganja u istraživanje u oblastima avio-svemira i odbrane.
Leonardo Aerostructures proizvodi jednodijelne kompozitne cijevi trupa za dijelove 44 i 46 Boeinga 787 Dreamliner.Izvor |Leonardo
Leonardo, preko svog odjela za vazduhoplovnu strukturu, osigurava glavne svjetske programe civilnih aviona sa proizvodnjom i montažom velikih strukturnih komponenti od kompozitnih i tradicionalnih materijala, uključujući trup i rep.
Leonardo Aerostructures proizvodi kompozitne horizontalne stabilizatore za Boeing 787 Dreamliner.Izvor |Leonardo
Što se tiče kompozitnih materijala, Leonardova Aerospace Structure Division proizvodi "jednodijelne cijevi" za centralne dijelove trupa Boeinga 787 44 i 46 u svojoj fabrici Grottaglie i horizontalne stabilizatore u svojoj fabrici u Foggia, što čini približno 14% trupa 787.%.Proizvodnja ostalih proizvoda kompozitne strukture uključuje proizvodnju i montažu zadnjeg krila komercijalnih aviona ATR i Airbus A220 u fabrici u Fođi.Foggia također proizvodi kompozitne dijelove za Boeing 767 i vojne programe, uključujući Joint Strike Fighter F-35, lovac Eurofighter Typhoon, vojni transportni avion C-27J i Falco Xplorer, najnoviji član familije bespilotnih letjelica Falco proizvedenih od Leonarda.
„Zajedno sa CETMA-om, radimo mnoge aktivnosti, kao što su termoplastični kompoziti i presovanje smole (RTM)“, rekao je Corvaglia.“Naš cilj je da u što kraćem roku pripremimo istraživačko-razvojne aktivnosti za proizvodnju.U našem odjelu (R&D i upravljanje IP-om) također tražimo disruptivne tehnologije sa nižim TRL (nivo tehničke spremnosti-tj. Niži TRL je u nastajanju i dalje od proizvodnje), ali se nadamo da ćemo biti konkurentniji i pružiti pomoć kupcima širom svijeta. svijet.”
Pappada je dodao: „Od naših zajedničkih napora, naporno smo radili na smanjenju troškova i uticaja na životnu sredinu.Otkrili smo da su termoplastični kompoziti (TPC) smanjeni u odnosu na termoreaktivne materijale.”
Corvaglia je istakao: “Razvili smo ove tehnologije zajedno sa Silviovim timom i napravili neke automatizirane prototipove baterija kako bismo ih procijenili u proizvodnji.”
„CCM je odličan primjer naših zajedničkih napora“, rekao je Pappada.“Leonardo je identifikovao određene komponente napravljene od termoreaktivnih kompozitnih materijala.Zajedno smo istraživali tehnologiju obezbeđivanja ovih komponenti u TPC, fokusirajući se na mesta gde se nalazi veliki broj delova na avionu, kao što su strukture za spajanje i jednostavni geometrijski oblici.Uspravci.”
Dijelovi proizvedeni korištenjem CETMA proizvodne linije za kontinuirano presovanje.Izvor |“CETMA: Italijanska kompozitna inovacija u istraživanju i razvoju”
Nastavio je: „Potrebna nam je nova proizvodna tehnologija s niskim troškovima i visokom produktivnošću.“On je istakao da je u prošlosti prilikom proizvodnje jedne TPC komponente nastajala velika količina otpada.„Dakle, proizveli smo mrežasti oblik zasnovan na ne-izotermnoj tehnologiji kompresijskog oblikovanja, ali smo napravili neke inovacije (na čekanju na patent) kako bismo smanjili otpad.Za to smo dizajnirali potpuno automatsku jedinicu, a potom je za nas napravila italijanska kompanija.“
Prema Pappadà, jedinica može proizvoditi komponente koje je dizajnirao Leonardo, "jedna komponenta svakih 5 minuta, radeći 24 sata dnevno."Međutim, njegov tim je tada morao smisliti kako da proizvede predforme.Objasnio je: “U početku nam je bio potreban proces ravnog laminiranja, jer je to u to vrijeme bilo usko grlo.”„Dakle, naš proces je počeo sa praznim (ravnim laminatom), a zatim ga zagrejao u infracrvenoj (IR) pećnici., A zatim staviti u presu za formiranje.Ravni laminati se obično proizvode pomoću velikih presa, za koje je potrebno 4-5 sati ciklusa.Odlučili smo proučiti novu metodu koja može brže proizvesti ravne laminate.Stoga smo u Leonardu Uz podršku inženjera razvili visokoproduktivnu CCM proizvodnu liniju u CETMA-i.Smanjili smo vrijeme ciklusa od 1m za dijelove od 1m na 15 minuta.Ono što je važno je da je ovo kontinuiran proces, tako da možemo proizvoditi neograničenu dužinu.”
Infracrvena termovizijska kamera (IRT) u SPARE progresivnoj liniji za oblikovanje valjaka pomaže CETMA-i da razumije distribuciju temperature tokom proizvodnog procesa i generiše 3D analizu za verifikaciju kompjuterskog modela tokom procesa razvoja CCM-a.Izvor |“CETMA: Italijanska kompozitna inovacija u istraživanju i razvoju”
Međutim, kako se ovaj novi proizvod može usporediti sa CCM-om koji Xperion (sada XELIS, Markdorf, Njemačka) koristi više od deset godina?Pappada je rekao: “Razvili smo analitičke i numeričke modele koji mogu predvidjeti nedostatke kao što su šupljine.”„Sarađivali smo sa Leonardom i Univerzitetom u Salentu (Leče, Italija) kako bismo razumeli parametre i njihov uticaj na kvalitet.Koristimo ove modele za razvoj ovog novog CCM-a, gdje možemo imati veliku debljinu, ali također možemo postići visoku kvalitetu.Sa ovim modelima ne samo da možemo optimizirati temperaturu i pritisak, već i optimizirati njihov način primjene.Možete razviti mnoge tehnike za ravnomjernu distribuciju temperature i pritiska.Međutim, moramo razumjeti utjecaj ovih faktora na mehanička svojstva i rast defekata kompozitnih struktura.”
Pappada je nastavio: „Naša tehnologija je fleksibilnija.Slično, CCM je razvijen prije 20 godina, ali o njemu nema podataka jer nekoliko kompanija koje ga koriste ne dijele znanje i stručnost.Stoga moramo početi od nule, samo na osnovu našeg razumijevanja kompozitnih materijala i obrade.”
„Sada prolazimo kroz interne planove i radimo sa kupcima kako bismo pronašli komponente ovih novih tehnologija“, rekao je Corvaglia.“Ove dijelove će možda trebati redizajnirati i ponovno kvalificirati prije nego što proizvodnja počne.”Zašto?“Cilj je da avion bude što lakši, ali po konkurentnoj cijeni.Stoga moramo optimizirati i debljinu.Međutim, možemo otkriti da jedan dio može smanjiti težinu ili identificirati više dijelova sličnih oblika, što može uštedjeti mnogo novca.”
Ponovio je da je do sada ova tehnologija bila u rukama nekoliko ljudi.„Ali razvili smo alternativne tehnologije za automatizaciju ovih procesa dodavanjem naprednijih presova.Stavljamo ravan laminat, a zatim izvadimo dio, spreman za upotrebu.U procesu smo redizajniranja dijelova i razvoja ravnih ili profiliranih dijelova.Faza CCM.”
„Sada imamo veoma fleksibilnu proizvodnu liniju CCM-a u CETMA“, rekao je Pappada.“Ovdje možemo primijeniti različite pritiske prema potrebi za postizanje složenih oblika.Linija proizvoda koju ćemo razviti zajedno sa Leonardom će biti više fokusirana na ispunjavanje specifičnih potrebnih komponenti.Vjerujemo da se različite CCM linije mogu koristiti za ravne i L-oblike stringera umjesto složenijih oblika.Na ovaj način, u poređenju s velikim presama koje se trenutno koriste za proizvodnju složenih geometrijskih TPC dijelova, možemo učiniti da troškovi opreme budu niski.”
CETMA koristi CCM za proizvodnju stringera i panela od jednosmjerne trake od karbonskih vlakana/PEKK, a zatim koristi indukcijsko zavarivanje ovog demonstratora snopa kobilice da ih poveže u projektu Clean Sky 2 KEELBEMAN kojim upravlja EURECAT.Izvor|”Realiziran demonstrator za zavarivanje termoplastičnih kobičastih greda.”
„Indukcijsko zavarivanje je vrlo interesantno za kompozitne materijale, jer se temperatura može vrlo dobro podesiti i kontrolisati, zagrijavanje je vrlo brzo i kontrola je vrlo precizna“, rekao je Pappada.„Zajedno sa Leonardom razvili smo indukcijsko zavarivanje za spajanje TPC komponenti.Ali sada razmatramo korištenje indukcionog zavarivanja za in-situ konsolidaciju (ISC) TPC trake.U tu svrhu razvili smo novu traku od karbonskih vlakana, koja se može vrlo brzo zagrijati indukcijskim zavarivanjem pomoću posebne mašine.Traka koristi isti osnovni materijal kao i komercijalna traka, ali ima drugačiju arhitekturu za poboljšanje elektromagnetnog grijanja.Dok optimiziramo mehanička svojstva, također razmatramo proces kako bismo pokušali ispuniti različite zahtjeve, kao što je kako se s njima nositi ekonomično i efikasno putem automatizacije.”
On je istakao da je teško postići ISC sa TPC trakom sa dobrom produktivnošću.“Da biste ga koristili za industrijsku proizvodnju, morate brže zagrijavati i hladiti i vršiti pritisak na vrlo kontroliran način.Stoga smo odlučili koristiti indukcijsko zavarivanje za zagrijavanje samo male površine gdje je materijal konsolidovan, a ostali laminati se drže na hladnom.”Pappada kaže da je TRL za indukcijsko zavarivanje koji se koristi za sklapanje veći.“
Integracija na licu mjesta korištenjem indukcijskog grijanja izgleda izuzetno ometajuća – trenutno nijedan drugi OEM ili dobavljač na nivou ne radi ovo javno.„Da, ovo može biti remetilačka tehnologija“, rekao je Corvaglia.„Prijavili smo se za patente za mašinu i materijale.Naš cilj je proizvod uporediv sa termoreaktivnim kompozitnim materijalima.Mnogi ljudi pokušavaju koristiti TPC za AFP (Automatsko postavljanje vlakana), ali drugi korak se mora kombinirati.Što se tiče geometrije, ovo je veliko ograničenje u smislu cijene, vremena ciklusa i veličine dijela.U stvari, možemo promijeniti način na koji proizvodimo dijelove za zrakoplovstvo.”
Osim termoplastike, Leonardo nastavlja istraživanje RTM tehnologije.“Ovo je još jedna oblast u kojoj sarađujemo sa CETMA-om, a patentirani su novi razvoji bazirani na staroj tehnologiji (u ovom slučaju SQRTM).Kvalificirano oblikovanje za prijenos smole koje je prvobitno razvilo Radius Engineering (Salt Lake City, Utah, SAD) (SQRTM).Corvaglia je rekao: „Važno je imati metodu autoklava (OOA) koja nam omogućava da koristimo materijale koji su već kvalifikovani.„Ovo nam takođe omogućava da koristimo preprege sa dobro poznatim karakteristikama i kvalitetima.Koristili smo ovu tehnologiju da dizajniramo, demonstriramo i apliciramo za patent za prozorske okvire za avione.“
Uprkos COVID-19, CETMA još uvijek obrađuje Leonardo program, ovdje je prikazana upotreba SQRTM-a za izradu prozorskih struktura aviona kako bi se postigle komponente bez kvarova i ubrzalo preformiranje u odnosu na tradicionalnu RTM tehnologiju.Stoga Leonardo može zamijeniti složene metalne dijelove mrežastim kompozitnim dijelovima bez daljnje obrade.Izvor |CETMA, Leonardo.
Pappada je istakao: “Ovo je također starija tehnologija, ali ako idete na internet, ne možete pronaći informacije o ovoj tehnologiji.”Još jednom, koristimo analitičke modele za predviđanje i optimizaciju parametara procesa.Ovom tehnologijom možemo postići dobru distribuciju smole - bez suvih područja ili nakupljanja smole - i gotovo nultu poroznost.Budući da možemo kontrolirati sadržaj vlakana, možemo proizvesti vrlo visoka strukturna svojstva, a tehnologija se može koristiti za proizvodnju složenih oblika.Koristimo iste materijale koji zadovoljavaju zahtjeve otvrdnjavanja u autoklavu, ali koristimo OOA metodu, ali također možete odlučiti da koristite smolu brzog očvršćavanja kako biste skratili vrijeme ciklusa na nekoliko minuta.“
„Čak i sa trenutnim prepregom, smanjili smo vreme sušenja“, rekao je Corvaglia.„Na primjer, u poređenju sa normalnim ciklusom autoklava od 8-10 sati, za dijelove kao što su okviri prozora, SQRTM se može koristiti 3-4 sata.Toplota i pritisak se direktno primenjuju na delove, a masa grejanja je manja.Osim toga, zagrijavanje tekuće smole u autoklavu je brže od zraka, a kvalitet dijelova je također odličan, što je posebno korisno za složene oblike.Bez prerade, skoro nula šupljina i odličan kvalitet površine, jer je alat u Control it, a ne u vakuum vrećici.
Leonardo koristi razne tehnologije za inovacije.Zbog brzog razvoja tehnologije, vjeruje da je ulaganje u visokorizično istraživanje i razvoj (niski TRL) ključno za razvoj novih tehnologija potrebnih za buduće proizvode, što premašuje inkrementalne (kratkoročne) razvojne sposobnosti koje postojeći proizvodi već posjeduju. .Leonardov master plan istraživanja i razvoja za 2030. kombinuje takvu kombinaciju kratkoročnih i dugoročnih strategija, što predstavlja jedinstvenu viziju održive i konkurentne kompanije.
Kao dio ovog plana, pokrenut će Leonardo Labs, međunarodnu korporativnu mrežu laboratorija za istraživanje i razvoj posvećenu istraživanju i razvoju i inovacijama.Do 2020. godine kompanija će nastojati da otvori prvih šest Leonardo laboratorija u Milanu, Torinu, Đenovi, Rimu, Napulju i Tarantu, a zapošljava 68 istraživača (Leonardo Research Fellows) sa vještinama u sljedećim oblastima: 36 autonomnih inteligentnih sistema za pozicije umjetne inteligencije, 15 analiza velikih podataka, 6 računara visokih performansi, 4 elektrifikacije avionskih platformi, 5 materijala i struktura i 2 kvantne tehnologije.Leonardo Laboratorij će igrati ulogu centra za inovacije i kreatora Leonardove buduće tehnologije.
Vrijedi napomenuti da se Leonardova tehnologija komercijalizirana na avionima također može primijeniti u njegovim kopnenim i morskim odjelima.Pratite nas za više ažuriranja o Leonardu i njegovom potencijalnom utjecaju na kompozitne materijale.
Matrica veže materijal ojačan vlaknima, daje kompozitnoj komponenti oblik i određuje kvalitet njegove površine.Kompozitna matrica može biti polimerna, keramička, metalna ili ugljična.Ovo je vodič za odabir.
Za kompozitne aplikacije, ove šuplje mikrostrukture zamjenjuju veliki volumen malom težinom i povećavaju volumen obrade i kvalitet proizvoda.
Vrijeme objave: Feb-09-2021