Pembekal OEM dan Tahap 1 Itali Leonardo bekerjasama dengan jabatan R&D CETMA untuk membangunkan bahan, mesin dan proses komposit baharu, termasuk kimpalan aruhan untuk penyatuan komposit termoplastik di tapak.#Trend#cleansky#f-35
Leonardo Aerostructures, peneraju dalam pengeluaran bahan komposit, menghasilkan tong fiuslaj satu keping untuk Boeing 787. Ia bekerjasama dengan CETMA untuk membangunkan teknologi baharu termasuk pengacuan mampatan berterusan (CCM) dan SQRTM (bawah).Teknologi pengeluaran.Sumber |Leonardo dan CETMA
Blog ini adalah berdasarkan temu bual saya dengan Stefano Corvaglia, jurutera bahan, pengarah R&D dan pengurus harta intelek jabatan struktur pesawat Leonardo (Grottaglie, Pomigliano, Foggia, kemudahan pengeluaran Nola, Itali selatan), dan temu bual dengan Dr. Silvio Pappadà, penyelidikan jurutera dan ketua.Projek kerjasama antara CETMA (Brindisi, Itali) dan Leonardo.
Leonardo (Rom, Itali) ialah salah satu pemain utama dunia dalam bidang aeroangkasa, pertahanan dan keselamatan, dengan perolehan sebanyak 13.8 bilion euro dan lebih daripada 40,000 pekerja di seluruh dunia.Syarikat itu menyediakan penyelesaian komprehensif untuk udara, darat, laut, angkasa, rangkaian dan keselamatan serta sistem tanpa pemandu di seluruh dunia.Pelaburan R&D Leonardo adalah kira-kira 1.5 bilion euro (11% daripada hasil 2019), menduduki tempat kedua di Eropah dan keempat di dunia dari segi pelaburan penyelidikan dalam bidang aeroangkasa dan pertahanan.
Leonardo Aerostructures menghasilkan tong fiuslaj komposit satu keping untuk bahagian 44 dan 46 Boeing 787 Dreamliner.Sumber |Leonardo
Leonardo, melalui jabatan struktur penerbangannya, menyediakan program pesawat awam utama dunia dengan pembuatan dan pemasangan komponen struktur besar bahan komposit dan tradisional, termasuk fiuslaj dan ekor.
Leonardo Aerostructures menghasilkan penstabil mendatar komposit untuk Boeing 787 Dreamliner.Sumber |Leonardo
Dari segi bahan komposit, Bahagian Struktur Aeroangkasa Leonardo menghasilkan "tong sekeping" untuk fiuslaj pusat Boeing 787 bahagian 44 dan 46 di loji Grottaglie dan penstabil mendatar di loji Foggianya, menyumbang kira-kira 14% daripada fiuslaj 787.%.Pengeluaran produk struktur komposit lain termasuk pembuatan dan pemasangan sayap belakang pesawat komersial ATR dan Airbus A220 di Loji Foggianya.Foggia juga menghasilkan bahagian komposit untuk Boeing 767 dan program ketenteraan, termasuk Joint Strike Fighter F-35, pesawat pejuang Eurofighter Typhoon, pesawat pengangkut tentera C-27J, dan Falco Xplorer, ahli terbaru keluarga pesawat tanpa pemandu Falco yang dihasilkan. oleh Leonardo.
"Bersama-sama dengan CETMA, kami melakukan banyak aktiviti, seperti dalam komposit termoplastik dan pengacuan pemindahan resin (RTM)," kata Corvaglia.“Matlamat kami adalah untuk menyediakan aktiviti R&D untuk pengeluaran dalam masa yang sesingkat mungkin.Di jabatan kami (R&D dan pengurusan IP), kami juga mencari teknologi yang mengganggu dengan TRL yang lebih rendah (tahap kesediaan teknikal-iaitu, TRL yang lebih rendah adalah baru lahir dan lebih jauh daripada pengeluaran), tetapi kami berharap untuk menjadi lebih berdaya saing dan memberikan bantuan kepada pelanggan di sekitar dunia.”
Pappadà menambah: “Sejak usaha bersama kami, kami telah bekerja keras untuk mengurangkan kos dan kesan alam sekitar.Kami telah mendapati bahawa komposit termoplastik (TPC) telah dikurangkan berbanding dengan bahan termoset.
Corvaglia menegaskan: "Kami membangunkan teknologi ini bersama-sama dengan pasukan Silvio dan membina beberapa prototaip bateri automatik untuk menilai mereka dalam pengeluaran."
"CCM ialah contoh hebat usaha bersama kami," kata Pappadà.“Leonardo telah mengenal pasti komponen tertentu yang diperbuat daripada bahan komposit termoset.Bersama-sama kami meneroka teknologi menyediakan komponen ini dalam TPC, memfokuskan pada tempat yang terdapat sejumlah besar bahagian pada pesawat, seperti struktur penyambungan dan bentuk geometri mudah.Tegak.”
Bahagian yang dihasilkan menggunakan barisan pengeluaran acuan mampatan berterusan CETMA.Sumber |“CETMA: Inovasi R&D Bahan Komposit Itali”
Beliau menyambung: "Kami memerlukan teknologi pengeluaran baharu dengan kos rendah dan produktiviti tinggi."Beliau menegaskan bahawa pada masa lalu, sejumlah besar sisa dihasilkan semasa pembuatan satu komponen TPC.“Jadi, kami menghasilkan bentuk jejaring berdasarkan teknologi pengacuan mampatan bukan isoterma, tetapi kami membuat beberapa inovasi (paten belum selesai) untuk mengurangkan sisa.Kami mereka bentuk unit automatik sepenuhnya untuk ini, dan kemudian sebuah syarikat Itali membinanya untuk kami.“
Menurut Pappadà, unit itu boleh menghasilkan komponen yang direka oleh Leonardo, "satu komponen setiap 5 minit, bekerja 24 jam sehari."Bagaimanapun, pasukannya kemudiannya perlu memikirkan cara menghasilkan preform.Dia menjelaskan: "Pada mulanya, kami memerlukan proses laminasi rata, kerana ini adalah kesesakan pada masa itu."“Jadi, proses kami bermula dengan kosong (laminat rata), dan kemudian memanaskannya dalam ketuhar inframerah (IR)., Dan kemudian dimasukkan ke dalam akhbar untuk membentuk.Laminat rata biasanya dihasilkan menggunakan penekan besar, yang memerlukan 4-5 jam masa kitaran.Kami memutuskan untuk mengkaji kaedah baru yang boleh menghasilkan lamina rata dengan lebih cepat.Oleh itu, di Leonardo Dengan sokongan jurutera, kami membangunkan barisan pengeluaran CCM produktiviti tinggi di CETMA.Kami mengurangkan masa kitaran 1m sebanyak 1m bahagian kepada 15 minit.Apa yang penting ialah ini adalah proses yang berterusan, jadi kami boleh menghasilkan panjang tanpa had.”
Kamera pengimejan terma inframerah (IRT) dalam barisan pembentukan gulungan progresif SPARE membantu CETMA memahami taburan suhu semasa proses pengeluaran dan menjana analisis 3D untuk mengesahkan model komputer semasa proses pembangunan CCM.Sumber |“CETMA: Inovasi R&D Bahan Komposit Itali”
Namun, bagaimanakah produk baharu ini dibandingkan dengan CCM yang Xperion (kini XELIS, Markdorf, Jerman) telah digunakan selama lebih daripada sepuluh tahun?Pappadà berkata: "Kami telah membangunkan model analitikal dan berangka yang boleh meramalkan kecacatan seperti lompang."“Kami telah bekerjasama dengan Leonardo dan Universiti Salento (Lecce, Itali) untuk memahami parameter dan Kesannya terhadap kualiti.Kami menggunakan model ini untuk membangunkan CCM baharu ini, di mana kami boleh mempunyai ketebalan yang tinggi tetapi juga boleh mencapai kualiti yang tinggi.Dengan model ini, kami bukan sahaja boleh mengoptimumkan suhu dan tekanan, tetapi juga mengoptimumkan kaedah Aplikasi mereka.Anda boleh membangunkan banyak teknik untuk mengagihkan suhu dan tekanan secara sama rata.Walau bagaimanapun, kita perlu memahami kesan faktor-faktor ini terhadap sifat mekanikal dan pertumbuhan kecacatan struktur komposit.
Pappadà meneruskan: “Teknologi kami lebih fleksibel.Begitu juga, CCM telah dibangunkan 20 tahun lalu, tetapi tidak ada maklumat mengenainya kerana beberapa syarikat yang menggunakannya tidak berkongsi pengetahuan dan kepakaran.Oleh itu, kita mesti bermula dari awal, hanya Berdasarkan pemahaman kita tentang bahan komposit dan pemprosesan.
"Kami kini sedang melalui rancangan dalaman dan bekerjasama dengan pelanggan untuk mencari komponen teknologi baharu ini," kata Corvaglia."Bahagian-bahagian ini mungkin perlu direka bentuk semula dan kelayakan semula sebelum pengeluaran boleh dimulakan."kenapa?“Matlamatnya adalah untuk menjadikan pesawat itu seringan mungkin, tetapi pada harga yang kompetitif.Oleh itu, kita juga mesti mengoptimumkan ketebalan.Walau bagaimanapun, kami mungkin mendapati bahawa satu bahagian boleh mengurangkan berat, atau mengenal pasti beberapa bahagian dengan bentuk yang sama, yang boleh menjimatkan banyak kos wang."
Beliau mengulangi bahawa sehingga kini, teknologi ini berada di tangan segelintir orang.“Tetapi kami telah membangunkan teknologi alternatif untuk mengautomasikan proses ini dengan menambah acuan akhbar yang lebih maju.Kami meletakkan lamina rata dan kemudian mengeluarkan sebahagian daripadanya, sedia untuk digunakan.Kami sedang dalam proses mereka bentuk semula bahagian dan membangunkan bahagian rata atau berprofil.Peringkat CCM.”
"Kami kini mempunyai barisan pengeluaran CCM yang sangat fleksibel di CETMA," kata Pappadà.“Di sini kita boleh menggunakan tekanan yang berbeza mengikut keperluan untuk mencapai bentuk yang kompleks.Barisan produk yang akan kami bangunkan bersama-sama dengan Leonardo akan lebih tertumpu pada memenuhi komponen yang Diperlukan khusus.Kami percaya bahawa garisan CCM yang berbeza boleh digunakan untuk rentetan rata dan berbentuk L dan bukannya bentuk yang lebih kompleks.Dengan cara ini, berbanding dengan mesin penekan besar yang kini digunakan untuk menghasilkan bahagian TPC geometri yang kompleks, kami boleh membuat kos peralatan Pastikan ia rendah.”
CETMA menggunakan CCM untuk menghasilkan rentetan dan panel daripada gentian karbon/ pita sehala PEKK, dan kemudian menggunakan kimpalan aruhan demonstrator berkas lunas ini untuk menyambungkannya dalam projek Clean Sky 2 KEELBEMAN yang diuruskan oleh EURECAT.Sumber|"Seorang penunjuk perasaan untuk mengimpal rasuk lunas termoplastik direalisasikan."
"Kimpalan aruhan sangat menarik untuk bahan komposit, kerana suhu boleh dilaraskan dan dikawal dengan baik, pemanasannya sangat pantas dan kawalannya sangat tepat," kata Pappadà.“Bersama-sama dengan Leonardo, kami membangunkan kimpalan aruhan untuk menyertai komponen TPC.Tetapi kini kami sedang mempertimbangkan untuk menggunakan kimpalan aruhan untuk penyatuan in-situ (ISC) pita TPC.Untuk tujuan ini, kami telah membangunkan pita gentian karbon baharu, Ia boleh dipanaskan dengan cepat dengan kimpalan aruhan menggunakan mesin khas.Pita menggunakan bahan asas yang sama seperti pita komersial, tetapi mempunyai seni bina yang berbeza untuk meningkatkan pemanasan elektromagnet.Sambil mengoptimumkan sifat mekanikal, kami juga sedang mempertimbangkan proses untuk cuba memenuhi keperluan yang berbeza, seperti cara menanganinya secara kos efektif dan cekap melalui automasi."
Beliau menegaskan bahawa sukar untuk mencapai ISC dengan pita TPC dengan produktiviti yang baik.“Untuk menggunakannya untuk pengeluaran perindustrian, anda mesti memanaskan dan menyejukkan lebih cepat dan menggunakan tekanan dengan cara yang sangat terkawal.Oleh itu, kami memutuskan untuk menggunakan kimpalan aruhan untuk memanaskan hanya kawasan kecil di mana bahan disatukan, dan Laminates yang lain disimpan sejuk.Pappadà mengatakan bahawa TRL untuk kimpalan aruhan yang digunakan untuk pemasangan adalah lebih tinggi.“
Penyepaduan di tapak menggunakan pemanasan aruhan nampaknya sangat mengganggu-pada masa ini, tiada pembekal OEM atau peringkat lain melakukan perkara ini secara terbuka."Ya, ini mungkin teknologi yang mengganggu," kata Corvaglia.“Kami telah memohon paten untuk mesin dan bahan.Matlamat kami ialah produk yang setanding dengan bahan komposit termoset.Ramai orang cuba menggunakan TPC untuk AFP (Penempatan Gentian Automatik), tetapi langkah kedua mesti digabungkan.Dari segi geometri, Ini adalah had yang besar dari segi kos, masa kitaran dan saiz bahagian.Malah, kami mungkin mengubah cara kami menghasilkan bahagian aeroangkasa."
Selain termoplastik, Leonardo terus menyelidik teknologi RTM.“Ini adalah satu lagi bidang di mana kami bekerjasama dengan CETMA, dan perkembangan baharu berdasarkan teknologi lama (SQRTM dalam kes ini) telah dipatenkan.Pengacuan pemindahan resin berkelayakan yang asalnya dibangunkan oleh Radius Engineering (Salt Lake City, Utah, USA) (SQRTM).Corvaglia berkata: “Adalah penting untuk mempunyai kaedah autoklaf (OOA) yang membolehkan kami menggunakan bahan yang sudah layak.“Ini juga membolehkan kami menggunakan prepregs dengan ciri dan kualiti yang terkenal.Kami telah menggunakan teknologi ini untuk mereka bentuk, menunjukkan dan memohon paten untuk bingkai tingkap pesawat.“
Di sebalik COVID-19, CETMA masih memproses program Leonardo, di sini ditunjukkan penggunaan SQRTM untuk membuat struktur tingkap pesawat untuk mencapai komponen bebas kecacatan dan mempercepatkan pra-pembentukan berbanding teknologi RTM tradisional.Oleh itu, Leonardo boleh menggantikan bahagian logam kompleks dengan bahagian komposit mesh tanpa pemprosesan selanjutnya.Sumber |CETMA, Leonardo.
Pappadà menegaskan: "Ini juga merupakan teknologi yang lebih lama, tetapi jika anda pergi ke dalam talian, anda tidak dapat mencari maklumat tentang teknologi ini."Sekali lagi, kami menggunakan model analisis untuk meramal dan mengoptimumkan parameter proses.Dengan teknologi ini, kita boleh memperoleh pengedaran resin yang baik-tiada kawasan kering atau pengumpulan resin-dan keliangan hampir sifar.Kerana kita boleh mengawal kandungan gentian, kita boleh menghasilkan sifat struktur yang sangat tinggi, dan teknologi boleh digunakan untuk menghasilkan bentuk yang kompleks.Kami menggunakan bahan yang sama yang memenuhi keperluan pengawetan autoklaf, tetapi menggunakan kaedah OOA, tetapi anda juga boleh memutuskan untuk menggunakan resin pengawetan cepat untuk memendekkan masa kitaran kepada beberapa minit.“
"Walaupun dengan prapreg semasa, kami telah mengurangkan masa pengawetan," kata Corvaglia.“Sebagai contoh, berbanding kitaran autoklaf biasa 8-10 jam, untuk bahagian seperti bingkai tingkap, SQRTM boleh digunakan selama 3-4 jam.Haba dan tekanan terus digunakan pada bahagian, dan jisim pemanasan adalah kurang.Di samping itu, pemanasan resin cecair dalam autoklaf lebih cepat daripada udara, dan kualiti bahagiannya juga sangat baik, yang sangat bermanfaat untuk bentuk yang kompleks.Tiada kerja semula, hampir sifar lompang dan kualiti permukaan yang sangat baik, kerana alat itu dalam Kawalnya, bukan beg vakum.
Leonardo menggunakan pelbagai teknologi untuk berinovasi.Disebabkan oleh perkembangan pesat teknologi, ia percaya bahawa pelaburan dalam R&D (TRL) berisiko tinggi adalah penting untuk pembangunan teknologi baharu yang diperlukan untuk produk masa depan, yang melebihi keupayaan pembangunan tambahan (jangka pendek) yang telah dimiliki oleh produk sedia ada. .Pelan induk R&D Leonardo 2030 menggabungkan gabungan strategi jangka pendek dan jangka panjang, yang merupakan visi bersatu untuk syarikat yang mampan dan berdaya saing.
Sebagai sebahagian daripada rancangan ini, ia akan melancarkan Leonardo Labs, rangkaian makmal R&D korporat antarabangsa yang khusus untuk R&D dan inovasi.Menjelang 2020, syarikat itu akan berusaha untuk membuka enam makmal Leonardo pertama di Milan, Turin, Genoa, Rom, Naples dan Taranto, dan sedang merekrut 68 penyelidik (Leonardo Research Fellows) dengan kemahiran dalam bidang berikut ): 36 sistem pintar autonomi untuk kedudukan kecerdasan buatan, 15 analisis data besar, 6 pengkomputeran berprestasi tinggi, 4 elektrifikasi platform penerbangan, 5 bahan dan struktur, dan 2 teknologi kuantum.Leonardo Laboratory akan memainkan peranan sebagai jawatan inovasi dan pencipta teknologi masa depan Leonardo.
Perlu diingat bahawa teknologi Leonardo yang dikomersialkan pada pesawat juga boleh digunakan di jabatan darat dan lautnya.Nantikan lebih banyak kemas kini tentang Leonardo dan potensi kesannya terhadap bahan komposit.
Matriks mengikat bahan bertetulang gentian, memberikan komponen komposit bentuknya, dan menentukan kualiti permukaannya.Matriks komposit boleh menjadi polimer, seramik, logam atau karbon.Ini adalah panduan pemilihan.
Untuk aplikasi komposit, struktur mikro berongga ini menggantikan banyak volum dengan berat rendah, dan meningkatkan volum pemprosesan dan kualiti produk.
Masa siaran: Feb-09-2021