Italialainen OEM ja Tier 1 -toimittaja Leonardo tekivät yhteistyötä CETMAn tutkimus- ja kehitysosaston kanssa kehittääkseen uusia komposiittimateriaaleja, koneita ja prosesseja, mukaan lukien induktiohitsaus termoplastisten komposiittien tiivistämiseen paikan päällä.#trendi#puhdas#f-35
Leonardo Aerostructures, johtava komposiittimateriaalien valmistaja, valmistaa yksiosaisia rungon tynnyreitä Boeing 787 -koneeseen. Se tekee yhteistyötä CETMA:n kanssa kehittääkseen uusia teknologioita, mukaan lukien jatkuvatoiminen puristusmuovaus (CCM) ja SQRTM (pohja).Tuotantoteknologia.Lähde |Leonardo ja CETMA
Tämä blogi perustuu haastatteluun Stefano Corvaglian, materiaaliinsinöörin, tutkimus- ja kehitysjohtajan ja Leonardon lentokoneiden rakenneosaston immateriaaliomaisuuden johtajan kanssa (Grottaglie, Pomigliano, Foggia, Nolan tuotantolaitokset, Etelä-Italia), sekä haastatteluun tutkijan tohtori Silvio Pappadàn kanssa. insinööri ja päällikkö.Yhteistyöprojekti CETMA:n (Brindisi, Italia) ja Leonardon välillä.
Leonardo (Rooma, Italia) on yksi maailman suurimmista toimijoista ilmailu-, puolustus- ja turvallisuusalalla. Sen liikevaihto on 13,8 miljardia euroa ja yli 40 000 työntekijää maailmanlaajuisesti.Yritys tarjoaa kokonaisvaltaisia ratkaisuja ilmaan, maahan, mereen, avaruuteen, verkkoon ja turvallisuuteen sekä miehittämättömiin järjestelmiin maailmanlaajuisesti.Leonardon T&K-investointi on noin 1,5 miljardia euroa (11 % vuoden 2019 liikevaihdosta), ja se on toisella sijalla Euroopassa ja neljännellä maailmassa ilmailu- ja puolustusalan tutkimusinvestoinneissa.
Leonardo Aerostructures valmistaa yksiosaisia komposiittirungon tynnyreitä Boeing 787 Dreamlinerin osiin 44 ja 46.Lähde |Leonardo
Leonardo tarjoaa ilmailun rakenneosastonsa kautta maailman suurimpia siviililentokoneiden ohjelmia komposiitti- ja perinteisistä materiaaleista valmistettujen suurten rakenneosien valmistukseen ja kokoonpanoon, mukaan lukien runko ja perä.
Leonardo Aerostructures valmistaa komposiittisia vaakasuuntaisia stabilaattoreita Boeing 787 Dreamlineriin.Lähde |Leonardo
Komposiittimateriaalien osalta Leonardon Aerospace Structure Division valmistaa "yksiosaisia tynnyreitä" Boeing 787:n keskusrungon osille 44 ja 46 Grottaglien tehtaalla ja vaakasuuntaisia stabilaattoreita Foggian tehtaalla, mikä vastaa noin 14 % 787:n rungosta.%.Muiden komposiittirakennetuotteiden tuotantoon kuuluu ATR- ja Airbus A220 -liikennelentokoneiden takasiiven valmistus ja kokoaminen Foggian tehtaalla.Foggia valmistaa myös komposiittiosia Boeing 767 -koneeseen ja sotilasohjelmiin, mukaan lukien Joint Strike Fighter F-35, Eurofighter Typhoon -hävittäjä, C-27J sotilaskuljetuslentokone ja Falco Xplorer, Falcon miehittämättömän lentokoneperheen uusin jäsen. kirjoittanut Leonardo.
"Yhdessä CETMA:n kanssa teemme monia toimintoja, kuten kestomuovikomposiitteja ja hartsin siirtomuovausta (RTM)," Corvaglia sanoi.”Tavoitteenamme on valmistella T&K-toiminta tuotantoon mahdollisimman lyhyessä ajassa.Osastollamme (T&K ja IP-hallinta) etsimme myös häiritseviä teknologioita, joilla on alhaisempi TRL (tekninen valmiustaso eli alempi TRL on syntymässä ja kauempana tuotannosta), mutta toivomme olevansa kilpailukykyisempiä ja tarjoavamme apua asiakkaillemme ympäri maailmaa. maailman."
Pappadà lisäsi: ”Yhteisistä ponnisteluistamme lähtien olemme tehneet lujasti töitä vähentääksemme kustannuksia ja ympäristövaikutuksia.Olemme havainneet, että termoplastiset komposiitit (TPC) ovat vähentyneet lämpökovettuviin materiaaleihin verrattuna.
Corvaglia huomautti: "Kehitimme nämä teknologiat yhdessä Silvion tiimin kanssa ja rakensimme joitain automatisoituja akkuprototyyppejä arvioidaksemme niitä tuotannossa."
”CCM on hyvä esimerkki yhteisistä ponnisteluistamme”, Pappadà sanoi."Leonardo on tunnistanut tiettyjä lämpökovettuvista komposiittimateriaaleista valmistettuja komponentteja.Yhdessä tutkimme näiden komponenttien tarjoamisen tekniikkaa TPC:ssä keskittyen paikkoihin, joissa lentokoneessa on suuri määrä osia, kuten liitosrakenteita ja yksinkertaisia geometrisia muotoja.Pystysuorat.”
Osat valmistetaan CETMA:n jatkuvalla puristusmuovauslinjalla.Lähde |"CETMA: italialainen komposiittimateriaalien T&K-innovaatio"
Hän jatkoi: "Tarvitsemme uuden tuotantoteknologian, jolla on alhaiset kustannukset ja korkea tuottavuus."Hän huomautti, että aiemmin yksittäisen TPC-komponentin valmistuksessa syntyi suuri määrä jätettä.”Teimme siis ei-isotermiseen puristusmuovaustekniikkaan perustuvan verkkomuodon, mutta teimme joitain innovaatioita (patentti haettu) vähentääksemme jätettä.Suunnittelimme tähän täysin automaattisen yksikön ja sitten italialainen yritys rakensi sen meille."
Pappadàn mukaan yksikkö pystyy valmistamaan Leonardon suunnittelemia komponentteja, "yksi komponentti 5 minuutin välein, työskennellen 24 tuntia vuorokaudessa".Hänen tiiminsä piti kuitenkin sitten keksiä, kuinka aihiot valmistetaan.Hän selitti: "Alussa tarvitsimme tasaisen laminointiprosessin, koska tämä oli tuolloin pullonkaula.""Joten, prosessimme aloitettiin aihiolla (tasainen laminaatti) ja lämmitettiin sitten infrapunauunissa (IR)., Ja sitten laittaa puristimeen muodostamista varten.Litteät laminaatit valmistetaan yleensä suurilla puristimilla, jotka vaativat 4-5 tunnin sykliajan.Päätimme tutkia uutta menetelmää, jolla voidaan valmistaa litteitä laminaatteja nopeammin.Siksi Leonardossa kehitimme insinöörien tuella korkean tuottavuuden CCM-tuotantolinjan CETMAssa.Lyhensimme 1 metrin sykliaikaa 1 metrillä 15 minuuttiin.Tärkeää on, että tämä on jatkuva prosessi, joten voimme tuottaa rajattoman pituuden."
SPARE progressiivisen rullamuovauslinjan infrapunalämpökamera (IRT) -kamera auttaa CETMAa ymmärtämään lämpötilajakauman tuotantoprosessin aikana ja luomaan 3D-analyysin tietokonemallin tarkistamiseksi CCM-kehitysprosessin aikana.Lähde |"CETMA: italialainen komposiittimateriaalien T&K-innovaatio"
Mutta miten tämä uusi tuote eroaa CCM:stä, jota Xperion (nyt XELIS, Markdorf, Saksa) on käyttänyt yli kymmenen vuoden ajan?Pappadà sanoi: "Olemme kehittäneet analyyttisiä ja numeerisia malleja, jotka voivat ennustaa vikoja, kuten aukkoja."”Olemme tehneet yhteistyötä Leonardon ja Salenton yliopiston (Lecce, Italia) kanssa ymmärtääksemme parametreja ja niiden vaikutusta laatuun.Käytämme näitä malleja tämän uuden CCM:n kehittämiseen, jossa meillä voi olla korkea paksuus, mutta myös korkea laatu.Näillä malleilla emme voi vain optimoida lämpötilaa ja painetta, vaan myös optimoida niiden käyttötapa.Voit kehittää monia tekniikoita jakaaksesi lämpötilan ja paineen tasaisesti.Meidän on kuitenkin ymmärrettävä näiden tekijöiden vaikutus komposiittirakenteiden mekaanisiin ominaisuuksiin ja vikojen kasvuun.
Pappadà jatkoi: ”Teknologiamme on joustavampaa.Vastaavasti CCM kehitettiin 20 vuotta sitten, mutta siitä ei ole tietoa, koska harvat sitä käyttävät yritykset eivät jaa tietoa ja asiantuntemusta.Siksi meidän on aloitettava alusta, vain komposiittimateriaalien ja käsittelyn ymmärryksemme perusteella."
"Välimme nyt sisäisiä suunnitelmia ja työskentelemme asiakkaiden kanssa löytääksemme näiden uusien teknologioiden komponentit", Corvaglia sanoi."Nämä osat on ehkä suunniteltava uudelleen ja pätevä uudelleen ennen tuotannon aloittamista."Miksi?”Tavoitteena on tehdä koneesta mahdollisimman kevyt, mutta kilpailukykyiseen hintaan.Siksi meidän on myös optimoitava paksuus.Saatamme kuitenkin huomata, että yksi osa voi vähentää painoa tai tunnistaa useita samanmuotoisia osia, mikä voi säästää paljon rahaa."
Hän toisti, että tähän asti tämä tekniikka on ollut muutamien ihmisten käsissä."Olemme kuitenkin kehittäneet vaihtoehtoisia tekniikoita automatisoidaksemme nämä prosessit lisäämällä edistyneempiä puristuslistat.Laitamme tasaisen laminaatin sisään ja sitten otamme osan siitä pois, käyttövalmis.Suunnittelemme osia uudelleen ja kehitämme litteitä tai profiloituja osia.CCM:n vaihe."
"Meillä on nyt erittäin joustava CCM-tuotantolinja CETMAssa", Pappadà sanoi.”Täällä voimme käyttää erilaisia paineita tarpeen mukaan monimutkaisten muotojen saavuttamiseksi.Leonardon kanssa kehittämässämme tuotesarjassa keskitytään enemmän vastaamaan sen erityistarpeisiin vaadittavia komponentteja.Uskomme, että eri CCM-linjoja voidaan käyttää litteissä ja L-muotoisissa kieleissä monimutkaisempien muotojen sijaan.Tällä tavalla, verrattuna suuriin puristimiin, joita tällä hetkellä käytetään monimutkaisten geometristen TPC-osien valmistukseen, voimme tehdä laitteiden kustannuksista Pidä ne alhaisina.
CETMA tuottaa CCM:n avulla naruja ja paneeleja hiilikuidusta/PEKK-yksisuuntaisesta nauhasta ja käyttää sitten tämän kölinipun esittelylaitteen induktiohitsausta niiden yhdistämiseen EURECATin hallinnoimassa Clean Sky 2 KEELBEMAN -projektissa.Lähde|”Toteutetaan demonstraatio termoplastisten kölipalkkien hitsaukseen.”
"Induktiohitsaus on erittäin mielenkiintoinen komposiittimateriaalien kannalta, koska lämpötilaa voidaan säätää ja ohjata erittäin hyvin, lämmitys on erittäin nopeaa ja ohjaus on erittäin tarkka", Pappadà sanoi.”Yhdessä Leonardon kanssa kehitimme induktiohitsauksen TPC-komponenttien liittämiseksi.Mutta nyt harkitsemme induktiohitsauksen käyttöä TPC-nauhan in situ -tiivistämiseen (ISC).Tätä tarkoitusta varten olemme kehittäneet uuden hiilikuitunauhan, joka voidaan lämmittää erittäin nopeasti induktiohitsauksella erikoiskoneella.Nauha käyttää samaa pohjamateriaalia kuin kaupallinen nauha, mutta sillä on erilainen arkkitehtuuri sähkömagneettisen lämmityksen parantamiseksi.Mekaanisten ominaisuuksien optimoinnin yhteydessä harkitsemme myös prosessia, jolla pyrimme vastaamaan erilaisiin vaatimuksiin, kuten siihen, miten ne voidaan käsitellä kustannustehokkaasti ja tehokkaasti automatisoinnin avulla.
Hän huomautti, että ISC:tä on vaikea saavuttaa TPC-nauhalla hyvällä tuottavuudella.”Jotta sitä voi käyttää teolliseen tuotantoon, sinun on lämmitettävä ja jäähdytettävä nopeammin ja painettava erittäin hallitusti.Siksi päätimme käyttää induktiohitsausta lämmittämään vain pienen alueen, jossa materiaali tiivistyy, ja loput laminaatit pidetään kylmänä.Pappadà kertoo, että kokoonpanossa käytettävän induktiohitsauksen TRL on korkeampi."
Paikan päällä tapahtuva integrointi induktiolämmityksellä vaikuttaa erittäin häiritsevältä - tällä hetkellä mikään muu OEM- tai tasotoimittaja ei tee tätä julkisesti."Kyllä, tämä voi olla häiritsevää tekniikkaa", Corvaglia sanoi.”Olemme hakeneet patentteja koneelle ja materiaaleille.Tavoitteenamme on lämpökovettuviin komposiittimateriaaleihin verrattava tuote.Monet ihmiset yrittävät käyttää TPC:tä AFP:lle (Automatic Fiber Placement), mutta toinen vaihe on yhdistettävä.Geometrian kannalta tämä on suuri rajoitus kustannusten, sykliajan ja osan koon suhteen.Itse asiassa saatamme muuttaa tapaa, jolla valmistamme ilmailu-avaruusosia."
Kestomuovien lisäksi Leonardo jatkaa RTM-teknologian tutkimusta.”Tämä on toinen alue, jolla teemme yhteistyötä CETMA:n kanssa, ja vanhaan teknologiaan (tässä tapauksessa SQRTM) perustuvat uudet kehitystyöt on patentoitu.Hyväksytty hartsisiirtomuotti, jonka alun perin on kehittänyt Radius Engineering (Salt Lake City, Utah, USA) (SQRTM).Corvaglia sanoi: "On tärkeää, että meillä on autoklaavimenetelmä (OOA), jonka avulla voimme käyttää jo päteviä materiaaleja.”Tämä mahdollistaa myös prepregien käytön, joilla on hyvin tunnetut ominaisuudet ja ominaisuudet.Olemme käyttäneet tätä tekniikkaa lentokoneiden ikkunoiden suunnitteluun, esittelyyn ja patentin hakemiseen."
COVID-19:stä huolimatta CETMA käsittelee edelleen Leonardo-ohjelmaa, tässä on esitetty SQRTM:n käyttö lentokoneiden ikkunoiden rakenteissa, jotta saadaan aikaan virheettömiä komponentteja ja nopeuttaa esimuovausta verrattuna perinteiseen RTM-tekniikkaan.Siksi Leonardo voi korvata monimutkaiset metalliosat verkkokomposiittiosilla ilman jatkokäsittelyä.Lähde |CETMA, Leonardo.
Pappadà huomautti: "Tämä on myös vanhempi tekniikka, mutta jos menee verkkoon, et löydä tietoa tästä tekniikasta."Käytämme jälleen kerran analyyttisiä malleja prosessiparametrien ennustamiseen ja optimointiin.Tällä tekniikalla saamme aikaan hyvän hartsin jakautumisen - ei kuivia alueita tai hartsin kertymistä - ja lähes nolla huokoisuutta.Koska pystymme kontrolloimaan kuitupitoisuutta, voimme tuottaa erittäin korkeat rakenteelliset ominaisuudet ja teknologiaa voidaan käyttää monimutkaisten muotojen tuottamiseen.Käytämme samoja materiaaleja, jotka täyttävät autoklaavikovetusvaatimukset, mutta käytämme OOA-menetelmää, mutta voit myös päättää käyttää nopeasti kovettuvaa hartsia lyhentääksesi kiertoaikaa muutamaan minuuttiin."
"Jopa nykyisellä prepregillä olemme lyhentäneet kovettumisaikaa", Corvaglia sanoi.”Esimerkiksi normaaliin 8-10 tunnin autoklaavijaksoon verrattuna SQRTM:ää voidaan käyttää osien, kuten ikkunoiden karmeissa, 3-4 tuntia.Lämpöä ja painetta kohdistetaan suoraan osiin, ja lämmitysmassa on pienempi.Lisäksi nestemäisen hartsin kuumeneminen autoklaavissa on nopeampaa kuin ilma, ja myös osien laatu on erinomainen, mikä on erityisen hyödyllistä monimutkaisissa muodoissa.Ei jälkikäsittelyä, lähes nolla tyhjiötä ja erinomainen pinnanlaatu, koska työkalu on Control it -tilassa, ei tyhjiöpussissa.
Leonardo käyttää erilaisia teknologioita innovaatioihin.Teknologian nopean kehityksen vuoksi se uskoo, että investoinnit korkean riskin T&K-toimintaan (matala TRL) ovat välttämättömiä tulevaisuuden tuotteisiin tarvittavien uusien teknologioiden kehittämisessä, mikä ylittää olemassa olevilla tuotteilla jo olevan inkrementaalisen (lyhyen aikavälin) kehityskyvyn. .Leonardon 2030 T&K-yleissuunnitelma yhdistää sellaisen lyhyen ja pitkän aikavälin strategioiden yhdistelmän, joka on yhtenäinen visio kestävästä ja kilpailukykyisestä yrityksestä.
Osana tätä suunnitelmaa se käynnistää Leonardo Labsin, kansainvälisen yritysten T&K-laboratorioverkoston, joka on omistautunut t&k:lle ja innovaatioille.Vuoteen 2020 mennessä yritys pyrkii avaamaan kuusi ensimmäistä Leonardo-laboratoriota Milanossa, Torinossa, Genovassa, Roomassa, Napolissa ja Tarantossa ja rekrytoi 68 tutkijaa (Leonardo Research Fellows), joilla on taidot seuraavilla aloilla: 36 autonomista älykästä järjestelmää tekoälyasemat, 15 big data -analyysiä, 6 korkean suorituskyvyn laskentaa, 4 lentoalustan sähköistystä, 5 materiaalia ja rakenteita sekä 2 kvanttiteknologiaa.Leonardo Laboratory tulee olemaan innovaatiovirka ja Leonardon tulevaisuuden teknologian luoja.
On huomionarvoista, että Leonardon lentokoneisiin kaupallistamaa teknologiaa voidaan soveltaa myös sen maa- ja meriosastoilla.Pysy kuulolla saadaksesi lisää päivityksiä Leonardosta ja sen mahdollisista vaikutuksista komposiittimateriaaleihin.
Matriisi sitoo kuituvahvisteisen materiaalin, antaa komposiittikomponentille sen muodon ja määrittää sen pinnan laadun.Komposiittimatriisi voi olla polymeeriä, keraamia, metallia tai hiiltä.Tämä on valintaopas.
Komposiittisovelluksissa nämä ontot mikrorakenteet korvaavat suuren osan tilavuudesta pienellä painolla ja lisäävät prosessointitilavuutta ja tuotteen laatua.
Postitusaika: 09.02.2021