Italijanski proizvajalec originalne opreme in prvi dobavitelj Leonardo je sodeloval z oddelkom za raziskave in razvoj CETMA pri razvoju novih kompozitnih materialov, strojev in postopkov, vključno z indukcijskim varjenjem za konsolidacijo termoplastičnih kompozitov na kraju samem.#Trend#cleansky#f-35
Leonardo Aerostructures, vodilni proizvajalec kompozitnih materialov, proizvaja enodelne trupe za Boeing 787. Sodeluje s CETMA pri razvoju novih tehnologij, vključno s kontinuiranim stiskanjem (CCM) in SQRTM (spodaj).Proizvodna tehnologija.Vir |Leonardo in CETMA
Ta blog temelji na mojem intervjuju s Stefanom Corvaglio, inženirjem materialov, direktorjem raziskav in razvoja ter vodjo intelektualne lastnine Leonardovega oddelka za strukturo letal (Grottaglie, Pomigliano, Foggia, proizvodni obrati Nola, južna Italija), in intervjuju z dr. Silviom Pappadà, raziskovalcem inženir in vodja.Projekt sodelovanja med CETMA (Brindisi, Italija) in Leonardo.
Leonardo (Rim, Italija) je eden največjih svetovnih igralcev na področju vesolja, obrambe in varnosti s prometom 13,8 milijarde evrov in več kot 40.000 zaposlenimi po vsem svetu.Podjetje ponuja celovite rešitve za zrak, kopno, morje, vesolje, omrežja in varnost ter sisteme brez posadke po vsem svetu.Leonardove naložbe v raziskave in razvoj znašajo približno 1,5 milijarde evrov (11 % prihodkov v letu 2019), kar je drugo mesto v Evropi in četrto mesto na svetu glede naložb v raziskave na vesoljskem in obrambnem področju.
Leonardo Aerostructures proizvaja enodelne kompozitne trupe trupa za dele 44 in 46 letala Boeing 787 Dreamliner.Vir |Leonardo
Leonardo prek svojega oddelka za letalsko strukturo glavnim svetovnim programom civilnih letal zagotavlja proizvodnjo in montažo velikih strukturnih komponent iz kompozitnih in tradicionalnih materialov, vključno s trupom in repom.
Leonardo Aerostructures proizvaja kompozitne horizontalne stabilizatorje za Boeing 787 Dreamliner.Vir |Leonardo
Kar zadeva kompozitne materiale, Leonardov oddelek za letalsko in vesoljsko strukturo proizvaja "enodelne cevi" za osrednji del trupa letala Boeing 787 44 in 46 v svoji tovarni Grottaglie in horizontalne stabilizatorje v svoji tovarni Foggia, kar predstavlja približno 14 % trupa letala 787.%.Proizvodnja drugih izdelkov iz kompozitnih struktur vključuje proizvodnjo in sestavljanje zadnjega krila komercialnih letal ATR in Airbus A220 v tovarni Foggia.Foggia proizvaja tudi kompozitne dele za Boeing 767 in vojaške programe, vključno z Joint Strike Fighter F-35, lovcem Eurofighter Typhoon, vojaškim transportnim letalom C-27J in Falco Xplorerjem, najnovejšim članom družine brezpilotnih letal Falco. avtor Leonardo.
"Skupaj s CETMA izvajamo številne dejavnosti, na primer termoplastične kompozite in modeliranje s prenosom smole (RTM)," je dejal Corvaglia.»Naš cilj je razvojno-raziskovalne dejavnosti pripraviti za proizvodnjo v najkrajšem možnem času.V našem oddelku (upravljanje raziskav in razvoja ter intelektualne lastnine) prav tako iščemo prelomne tehnologije z nižjo stopnjo TRL (tehnična stopnja pripravljenosti, tj. Nižja raven TRL je v povojih in dlje od proizvodnje), vendar upamo, da bomo bolj konkurenčni in nudimo pomoč strankam okoli svet.”
Pappadà je dodal: »Od naših skupnih prizadevanj si trdo prizadevamo zmanjšati stroške in vpliv na okolje.Ugotovili smo, da so bili termoplastični kompoziti (TPC) zmanjšani v primerjavi z duroplastnimi materiali.«
Corvaglia je poudaril: "Te tehnologije smo razvili skupaj s Silviovo ekipo in zgradili nekaj avtomatiziranih prototipov baterij, da bi jih ocenili v proizvodnji."
"CCM je odličen primer naših skupnih prizadevanj," je dejal Pappadà.»Leonardo je identificiral določene komponente iz duroplastnih kompozitnih materialov.Skupaj smo raziskali tehnologijo zagotavljanja teh komponent v TPC, pri čemer smo se osredotočili na mesta, kjer je na letalu veliko število delov, kot so spojne strukture in preproste geometrijske oblike.Stojala.«
Deli, izdelani s proizvodno linijo CETMA za neprekinjeno stiskanje.Vir |“CETMA: italijanska inovacija na področju raziskav in razvoja kompozitnih materialov”
Nadaljeval je: "Potrebujemo novo proizvodno tehnologijo z nizkimi stroški in visoko produktivnostjo."Poudaril je, da je v preteklosti pri izdelavi ene same komponente TPC nastajala velika količina odpadkov.»Torej smo izdelali mrežasto obliko, ki temelji na tehnologiji neizotermnega stiskanja, vendar smo uvedli nekaj inovacij (patent v teku), da bi zmanjšali količino odpadkov.Za to smo zasnovali popolnoma avtomatsko enoto, nato pa jo je za nas izdelalo italijansko podjetje.“
Po besedah Pappadà lahko enota proizvaja komponente, ki jih je zasnoval Leonardo, "eno komponento vsakih 5 minut, ki deluje 24 ur na dan."Vendar je morala njegova ekipa nato ugotoviti, kako izdelati predoblike.Pojasnil je: "Na začetku smo potrebovali postopek ploščate laminacije, ker je bilo to takrat ozko grlo."»Torej, naš proces se je začel s surovcem (ravnim laminatom), nato pa smo ga segreli v infrardeči (IR) pečici., In nato dajte v stiskalnico za oblikovanje.Ploščati laminati se običajno proizvajajo z velikimi stiskalnicami, ki zahtevajo 4-5 ur cikla.Odločili smo se preučiti novo metodo, s katero lahko hitreje izdelamo ravne laminate.Zato smo v Leonardu s podporo inženirjev razvili visoko produktivno proizvodno linijo CCM v CETMA.Skrajšali smo čas cikla 1m za 1m delov na 15 minut.Pomembno je, da je to neprekinjen proces, tako da lahko proizvedemo neomejeno dolžino.«
Infrardeča termalna kamera (IRT) v progresivni liniji za oblikovanje valja SPARE pomaga podjetju CETMA razumeti porazdelitev temperature med proizvodnim procesom in ustvari 3D analizo za preverjanje računalniškega modela med razvojnim procesom CCM.Vir |“CETMA: italijanska inovacija na področju raziskav in razvoja kompozitnih materialov”
Kako pa je ta novi izdelek v primerjavi s CCM, ki ga Xperion (zdaj XELIS, Markdorf, Nemčija) uporablja že več kot deset let?Pappadà je dejal: "Razvili smo analitične in numerične modele, ki lahko napovejo napake, kot so praznine."»Sodelovali smo z Leonardom in Univerzo Salento (Lecce, Italija), da bi razumeli parametre in njihov vpliv na kakovost.Te modele uporabljamo za razvoj tega novega CCM, kjer lahko dosežemo visoko debelino, vendar lahko dosežemo tudi visoko kakovost.S temi modeli ne moremo samo optimizirati temperature in tlaka, ampak tudi optimizirati njihovo metodo uporabe.Razvijete lahko številne tehnike za enakomerno porazdelitev temperature in tlaka.Vendar pa moramo razumeti vpliv teh dejavnikov na mehanske lastnosti in rast napak v kompozitnih strukturah."
Pappadà je nadaljeval: »Naša tehnologija je bolj prilagodljiva.Podobno je bil CCM razvit pred 20 leti, vendar o njem ni nobenih informacij, ker nekaj podjetij, ki ga uporabljajo, ne deli znanja in strokovnega znanja.Zato moramo začeti iz nič, le na podlagi našega razumevanja kompozitnih materialov in obdelave.«
"Zdaj gremo skozi notranje načrte in sodelujemo s strankami, da bi našli komponente teh novih tehnologij," je dejal Corvaglia."Te dele bo morda treba preoblikovati in ponovno kvalificirati, preden se lahko začne proizvodnja."Zakaj?»Cilj je narediti letalo čim lažje, a po konkurenčni ceni.Zato moramo optimizirati tudi debelino.Vendar pa lahko ugotovimo, da lahko en del zmanjša težo ali prepozna več delov s podobnimi oblikami, kar lahko prihrani veliko denarja."
Ponovil je, da je bila do zdaj ta tehnologija v rokah nekaj ljudi.»Vendar smo razvili alternativne tehnologije za avtomatizacijo teh procesov z dodajanjem naprednejših kalupov za stiskanje.Položimo ravno laminat in nato vzamemo del, pripravljen za uporabo.Smo v procesu preoblikovanja delov in razvoja ravnih ali profiliranih delov.Faza CCM."
"Zdaj imamo zelo prilagodljivo proizvodno linijo CCM v CETMA," je dejal Pappadà.»Tu lahko uporabimo različne pritiske, kot je potrebno, da dosežemo kompleksne oblike.Linija izdelkov, ki jo bomo razvili skupaj z Leonardom, bo bolj osredotočena na izpolnjevanje posebnih zahtevanih komponent.Verjamemo, da je mogoče uporabiti različne linije CCM za ravne in L-oblikovane vrvice namesto bolj zapletenih oblik.Na ta način lahko v primerjavi z velikimi stiskalnicami, ki se trenutno uporabljajo za izdelavo kompleksnih geometrijskih delov TPC, znižamo stroške opreme.«
CETMA uporablja CCM za izdelavo vrvic in plošč iz enosmernega traku iz ogljikovih vlaken/PEKK, nato pa uporablja indukcijsko varjenje tega demonstratorja snopa kobilice, da jih poveže v projektu Clean Sky 2 KEELBEMAN, ki ga vodi EURECAT.Vir|"Izdelan je demonstrator za varjenje termoplastičnih nosilcev."
"Indukcijsko varjenje je zelo zanimivo za kompozitne materiale, saj je mogoče temperaturo zelo dobro prilagajati in nadzorovati, segrevanje je zelo hitro in nadzor je zelo natančen," je dejal Pappadà.»Skupaj z Leonardom smo razvili indukcijsko varjenje za spajanje komponent TPC.Zdaj pa razmišljamo o uporabi indukcijskega varjenja za in-situ konsolidacijo (ISC) traku TPC.V ta namen smo razvili nov trak iz ogljikovih vlaken, ki ga je mogoče zelo hitro segreti z indukcijskim varjenjem s posebnim strojem.Trak uporablja isti osnovni material kot komercialni trak, vendar ima drugačno arhitekturo za izboljšanje elektromagnetnega segrevanja.Medtem ko optimiziramo mehanske lastnosti, razmišljamo tudi o postopku, da bi poskušali izpolniti različne zahteve, na primer, kako jih obravnavati stroškovno in učinkovito z avtomatizacijo.«
Poudaril je, da je težko doseči ISC s trakom TPC z dobro produktivnostjo.»Če ga želite uporabiti za industrijsko proizvodnjo, morate hitreje segrevati in ohlajati ter izvajati pritisk na zelo nadzorovan način.Zato smo se odločili, da z indukcijskim varjenjem ogrevamo le majhno površino, kjer je material utrjen, ostali laminati pa ostanejo hladni.”Pappadà pravi, da je TRL za indukcijsko varjenje, ki se uporablja za montažo, višji.“
Integracija na kraju samem z uporabo indukcijskega ogrevanja se zdi izjemno moteča – trenutno noben drug proizvajalec originalne opreme ali nivojski dobavitelj tega ne počne javno."Da, to je lahko moteča tehnologija," je dejal Corvaglia.»Prijavili smo patente za stroj in materiale.Naš cilj je izdelek, primerljiv z duroplastnimi kompozitnimi materiali.Veliko ljudi poskuša uporabiti TPC za AFP (Automatic Fiber Placement), vendar je treba drugi korak kombinirati.Kar zadeva geometrijo, je to velika omejitev glede stroškov, časa cikla in velikosti delov.Pravzaprav bomo morda spremenili način izdelave letalskih in vesoljskih delov.«
Poleg termoplastov Leonardo nadaljuje z raziskavami tehnologije RTM.»To je še eno področje, kjer sodelujemo s CETMA, novi razvoj, ki temelji na stari tehnologiji (v tem primeru SQRTM), je patentiran.Ustrezno ulitje za prenos smole, ki ga je prvotno razvilo podjetje Radius Engineering (Salt Lake City, Utah, ZDA) (SQRTM).Corvaglia je dejal: »Pomembno je, da imamo metodo avtoklava (OOA), ki nam omogoča uporabo materialov, ki so že kvalificirani.»To nam omogoča tudi uporabo prepregov z dobro znanimi značilnostmi in kakovostmi.To tehnologijo smo uporabili za načrtovanje, predstavitev in prijavo patenta za okenske okvirje letal.“
Kljub COVID-19 CETMA še vedno obdeluje program Leonardo, tukaj je prikazana uporaba SQRTM za izdelavo okenskih struktur letal za doseganje komponent brez napak in pospešitev predoblikovanja v primerjavi s tradicionalno tehnologijo RTM.Zato lahko Leonardo nadomesti kompleksne kovinske dele z mrežastimi kompozitnimi deli brez nadaljnje obdelave.Vir |CETMA, Leonardo.
Pappadà je poudaril: "To je tudi starejša tehnologija, vendar če greš na splet, ne moreš najti informacij o tej tehnologiji."Tudi tokrat uporabljamo analitične modele za napovedovanje in optimizacijo procesnih parametrov.S to tehnologijo lahko dosežemo dobro porazdelitev smole – brez suhih območij ali kopičenja smole – in skoraj nič poroznosti.Ker lahko nadzorujemo vsebnost vlaken, lahko proizvedemo zelo visoke strukturne lastnosti, tehnologijo pa lahko uporabimo za izdelavo kompleksnih oblik.Uporabljamo enake materiale, ki izpolnjujejo zahteve za strjevanje v avtoklavu, vendar uporabljamo metodo OOA, lahko pa se odločite tudi za uporabo hitro strjevalne smole, da skrajšate čas cikla na nekaj minut.“
"Celo s trenutnim prepregom smo skrajšali čas sušenja," je dejal Corvaglia.»Na primer, v primerjavi z običajnim ciklom avtoklava, ki traja 8-10 ur, lahko za dele, kot so okenski okvirji, SQRTM uporabljate 3-4 ure.Toplota in pritisk se neposredno nanašata na dele, masa ogrevanja pa je manjša.Poleg tega je segrevanje tekoče smole v avtoklavu hitrejše od zraka, poleg tega pa je kakovost delov odlična, kar je še posebej koristno pri kompleksnih oblikah.Brez ponovne obdelave, skoraj nič praznin in odlična kakovost površine, ker je orodje v Control it, ne v vakuumski vrečki.
Leonardo za inovacije uporablja različne tehnologije.Zaradi hitrega razvoja tehnologije meni, da so naložbe v visoko tvegane raziskave in razvoj (nizek TRL) bistvenega pomena za razvoj novih tehnologij, potrebnih za prihodnje izdelke, ki presegajo inkrementalne (kratkoročne) razvojne zmogljivosti, ki jih že imajo obstoječi izdelki. .Leonardov glavni načrt za raziskave in razvoj 2030 združuje takšno kombinacijo kratkoročnih in dolgoročnih strategij, kar je enotna vizija za trajnostno in konkurenčno podjetje.
Kot del tega načrta bo ustanovil Leonardo Labs, mednarodno korporativno mrežo laboratorijev za raziskave in razvoj, namenjeno raziskavam in razvoju ter inovacijam.Do leta 2020 si bo podjetje prizadevalo odpreti prvih šest laboratorijev Leonardo v Milanu, Torinu, Genovi, Rimu, Neaplju in Tarantu ter zaposluje 68 raziskovalcev (Leonardo Research Fellows) s spretnostmi na naslednjih področjih: 36 avtonomnih inteligentnih sistemov za pozicij umetne inteligence, 15 analiz velikih podatkov, 6 visokozmogljivih računalništev, 4 elektrifikacij letalskih platform, 5 materialov in struktur ter 2 kvantnih tehnologij.Laboratorij Leonardo bo imel vlogo inovacijskega mesta in ustvarjalca Leonardove tehnologije prihodnosti.
Treba je omeniti, da se lahko Leonardova tehnologija, komercializirana na letalih, uporablja tudi v njegovih kopenskih in pomorskih oddelkih.Ostanite z nami za več posodobitev o Leonardu in njegovem potencialnem vplivu na kompozitne materiale.
Matrica veže material, ojačan z vlakni, daje kompozitni komponenti njeno obliko in določa kakovost njene površine.Kompozitna matrica je lahko polimerna, keramična, kovinska ali karbonska.To je vodnik za izbiro.
Pri kompozitnih aplikacijah te votle mikrostrukture nadomeščajo veliko prostornine z majhno težo ter povečujejo prostornino obdelave in kakovost izdelka.
Čas objave: 9. februarja 2021