Die Italiaanse OEM- en vlak 1-verskaffer Leonardo het met die CETMA R&D-afdeling saamgewerk om nuwe saamgestelde materiale, masjiene en prosesse te ontwikkel, insluitend induksiesweiswerk vir die konsolidasie van termoplastiese samestellings ter plaatse.#Trend#cleansky#f-35
Leonardo Aerostructures, 'n leier in die vervaardiging van saamgestelde materiale, vervaardig eenstuk rompvate vir die Boeing 787. Dit werk saam met CETMA om nuwe tegnologieë te ontwikkel, insluitend deurlopende drukvorm (CCM) en SQRTM (onder).Produksie tegnologie.Bron |Leonardo en CETMA
Hierdie blog is gebaseer op my onderhoud met Stefano Corvaglia, materiaalingenieur, R&D-direkteur en intellektuele eiendomsbestuurder van Leonardo se vliegtuigstruktuurafdeling (Grottaglie, Pomigliano, Foggia, Nola-produksiefasiliteite, Suid-Italië), en 'n onderhoud met Dr. Silvio Pappadà, navorsing ingenieur en hoof.Projek van samewerking tussen CETMA (Brindisi, Italië) en Leonardo.
Leonardo (Rome, Italië) is een van die wêreld se groot rolspelers op die gebied van lugvaart, verdediging en sekuriteit, met 'n omset van 13,8 miljard euro en meer as 40 000 werknemers wêreldwyd.Die maatskappy bied omvattende oplossings vir lug, land, see, ruimte, netwerk en sekuriteit, en onbemande stelsels wêreldwyd.Leonardo se R&D-belegging is ongeveer 1,5 miljard euro (11% van 2019-inkomste), tweede in Europa en vierde in die wêreld in terme van navorsingsinvestering in die lugvaart- en verdedigingsvelde.
Leonardo Aerostructures vervaardig eenstuk saamgestelde rompvate vir dele 44 en 46 van die Boeing 787 Dreamliner.Bron |Leonardo
Leonardo verskaf deur sy lugvaartstruktuurafdeling die wêreld se belangrikste siviele vliegtuigprogramme met die vervaardiging en samestelling van groot strukturele komponente van saamgestelde en tradisionele materiale, insluitend die romp en stert.
Leonardo Aerostructures vervaardig saamgestelde horisontale stabiliseerders vir die Boeing 787 Dreamliner.Bron |Leonardo
Wat saamgestelde materiale betref, vervaardig Leonardo se Lugvaart-struktuurafdeling "eenstukvate" vir die Boeing 787 sentrale romp-afdelings 44 en 46 by sy Grottaglie-aanleg en die horisontale stabiliseerders by sy Foggia-aanleg, wat ongeveer 14% van die 787-romp uitmaak.%.Die vervaardiging van ander saamgestelde struktuurprodukte sluit die vervaardiging en samestelling van die agtervlerk van die ATR- en Airbus A220-kommersiële vliegtuie by sy Foggia-aanleg in.Foggia vervaardig ook saamgestelde onderdele vir die Boeing 767 en militêre programme, insluitend die Joint Strike Fighter F-35, die Eurofighter Typhoon-vegvliegtuig, die C-27J militêre vervoervliegtuig, en die Falco Xplorer, die jongste lid van die Falco onbemande vliegtuigfamilie wat vervaardig is. deur Leonardo.
“Saam met CETMA doen ons baie aktiwiteite, soos in termoplastiese komposiete en harsoordragvorming (RTM),,” het Corvaglia gesê.“Ons doelwit is om R&D-aktiwiteite binne die kortste moontlike tyd vir produksie voor te berei.In ons departement (N&O en IP-bestuur) soek ons ook ontwrigtende tegnologieë met laer TRL (tegniese gereedheidsvlak, dws, Die laer TRL is aan die begin en verder van produksie af), maar ons hoop om meer mededingend te wees en hulp aan kliënte rondom die wêreld.”
Pappadà het bygevoeg: “Sedert ons gesamentlike pogings het ons hard gewerk om koste en omgewingsimpak te verminder.Ons het gevind dat termoplastiese samestellings (TPC) verminder is in vergelyking met termoplastiese materiale.”
Corvaglia het daarop gewys: "Ons het hierdie tegnologieë saam met Silvio se span ontwikkel en 'n paar outomatiese batteryprototipes gebou om dit in produksie te evalueer."
"CCM is 'n goeie voorbeeld van ons gesamentlike pogings," het Pappadà gesê.“Leonardo het sekere komponente van termoharde saamgestelde materiale geïdentifiseer.Saam het ons die tegnologie ondersoek om hierdie komponente in TPC te verskaf, met die fokus op die plekke waar daar 'n groot aantal dele op die vliegtuig is, soos splitsingstrukture en eenvoudige geometriese vorms.Staande.”
Onderdele vervaardig met behulp van CETMA se deurlopende drukvormproduksielyn.Bron |"CETMA: Italiaanse saamgestelde materiale R&D-innovasie"
Hy het voortgegaan: "Ons benodig 'n nuwe produksietegnologie met lae koste en hoë produktiwiteit."Hy het daarop gewys dat daar in die verlede 'n groot hoeveelheid afval gegenereer is tydens die vervaardiging van 'n enkele TPC-komponent."So, ons het 'n gaasvorm vervaardig wat gebaseer is op nie-isotermiese drukgiettegnologie, maar ons het 'n paar innovasies (patent hangende) gemaak om afval te verminder.Ons het 'n ten volle outomatiese eenheid hiervoor ontwerp, en toe het 'n Italiaanse maatskappy dit vir ons gebou.“
Volgens Pappadà kan die eenheid komponente vervaardig wat deur Leonardo ontwerp is, "een komponent elke 5 minute, wat 24 uur per dag werk."Sy span moes egter toe uitvind hoe om die voorvorms te vervaardig.Hy het verduidelik: "In die begin het ons 'n plat lamineringsproses nodig gehad, want dit was destyds die bottelnek."“So, ons proses het begin met 'n blanko (plat laminaat), en dit toe in 'n infrarooi (IR) oond verhit., En sit dan in die pers vir die vorming.Plat laminate word gewoonlik vervaardig met behulp van groot perse, wat 4-5 uur se siklustyd benodig.Ons het besluit om 'n nuwe metode te bestudeer wat plat laminate vinniger kan produseer.Daarom, in Leonardo Met die ondersteuning van ingenieurs het ons 'n hoë-produktiwiteit CCM-produksielyn in CETMA ontwikkel.Ons het die siklustyd van 1m met 1m dele na 15 minute verminder.Wat belangrik is, is dat dit ’n deurlopende proses is, sodat ons onbeperkte lengte kan produseer.”
Die infrarooi termiese beeldvormer (IRT) kamera in die SPARE progressiewe rolvormlyn help CETMA om die temperatuurverspreiding tydens die produksieproses te verstaan en genereer 3D-analise om die rekenaarmodel tydens die CCM-ontwikkelingsproses te verifieer.Bron |"CETMA: Italiaanse saamgestelde materiale R&D-innovasie"
Hoe vergelyk hierdie nuwe produk egter met die CCM wat Xperion (nou XELIS, Markdorf, Duitsland) al vir meer as tien jaar gebruik?Pappadà het gesê: "Ons het analitiese en numeriese modelle ontwikkel wat defekte soos leemtes kan voorspel."“Ons het met Leonardo en die Universiteit van Salento (Lecce, Italië) saamgewerk om die parameters en hul impak op kwaliteit te verstaan.Ons gebruik hierdie modelle om hierdie nuwe CCM te ontwikkel, waar ons 'n hoë dikte kan hê, maar ook hoë gehalte kan behaal.Met hierdie modelle kan ons nie net temperatuur en druk optimaliseer nie, maar ook hul Aanwendingsmetode optimaliseer.Jy kan baie tegnieke ontwikkel om temperatuur en druk eweredig te versprei.Ons moet egter die impak van hierdie faktore op die meganiese eienskappe en defekgroei van saamgestelde strukture verstaan.”
Pappadà het voortgegaan: “Ons tegnologie is meer buigsaam.Net so is CCM 20 jaar gelede ontwikkel, maar daar is geen inligting daaroor nie omdat die paar maatskappye wat dit gebruik nie kennis en kundigheid deel nie.Daarom moet ons van voor af begin, slegs op grond van ons begrip van saamgestelde materiale en verwerking.”
“Ons gaan nou deur interne planne en werk saam met kliënte om die komponente van hierdie nuwe tegnologieë te vind,” het Corvaglia gesê."Hierdie onderdele moet dalk herontwerp en gekwalifiseer word voordat produksie kan begin."Hoekom?“Die doel is om die vliegtuig so lig as moontlik te maak, maar teen 'n mededingende prys.Daarom moet ons ook die dikte optimaliseer.Ons kan egter vind dat een onderdeel gewig kan verminder, of verskeie dele met soortgelyke vorms kan identifiseer, wat baie geldkoste kan bespaar.”
Hy het herhaal dat hierdie tegnologie tot nou toe in die hande van 'n paar mense was.“Maar ons het alternatiewe tegnologieë ontwikkel om hierdie prosesse te outomatiseer deur meer gevorderde perslyste by te voeg.Ons sit 'n plat laminaat in en haal dan 'n deel daarvan uit, gereed om te gebruik.Ons is besig om onderdele te herontwerp en plat of geprofileerde dele te ontwikkel.Die stadium van CCM.”
"Ons het nou 'n baie buigsame CCM-produksielyn in CETMA," het Pappadà gesê.“Hier kan ons verskillende druk toepas soos nodig om komplekse vorms te bereik.Die produkreeks wat ons saam met Leonardo sal ontwikkel, sal meer daarop gefokus wees om aan sy spesifieke vereiste komponente te voldoen.Ons glo dat verskillende CCM-lyne vir plat en L-vormige stringers gebruik kan word in plaas van meer komplekse vorms.Op hierdie manier, in vergelyking met die groot perse wat tans gebruik word om komplekse geometriese TPC-onderdele te vervaardig, kan ons die toerustingkoste maak Hou dit laag.”
CETMA gebruik CCM om stringers en panele van koolstofvesel/PEKK eenrigtingband te vervaardig, en gebruik dan induksiesweising van hierdie kielbundeldemonstrator om hulle te verbind in die Clean Sky 2 KEELBEMAN-projek wat deur EURECAT bestuur word.Bron|"'n Demonstrator vir die sweis van termoplastiese kielbalke word gerealiseer."
“Induksiesweiswerk is baie interessant vir saamgestelde materiale, want die temperatuur kan baie goed aangepas en beheer word, die verhitting is baie vinnig en die beheer is baie presies,” het Pappadà gesê.“Saam met Leonardo het ons induksiesweiswerk ontwikkel om TPC-komponente aan te sluit.Maar nou oorweeg ons om induksiesweiswerk vir in-situ konsolidasie (ISC) van TPC-band te gebruik.Vir hierdie doel het ons 'n nuwe koolstofveselband ontwikkel, Dit kan baie vinnig verhit word deur induksiesweiswerk met 'n spesiale masjien.Die band gebruik dieselfde basismateriaal as die kommersiële band, maar het 'n ander argitektuur om elektromagnetiese verhitting te verbeter.Terwyl ons die meganiese eienskappe optimeer, oorweeg ons ook die proses om aan verskillende vereistes te probeer voldoen, soos hoe om dit koste-effektief en doeltreffend deur outomatisering te hanteer.”
Hy het daarop gewys dat dit moeilik is om ISC met TPC-band met goeie produktiwiteit te bereik.“Om dit vir industriële produksie te gebruik, moet jy vinniger verhit en afkoel en druk op ’n baie beheerde manier toepas.Daarom het ons besluit om induksiesweiswerk te gebruik om slegs 'n klein area te verhit waar die materiaal gekonsolideer word, en die res Laminate word koud gehou."Pappadà sê dat die TRL vir induksiesweiswerk wat vir montering gebruik word, hoër is.“
Ter plaatse-integrasie met induksieverhitting lyk uiters ontwrigtend - tans doen geen ander OEM of vlakverskaffer dit in die openbaar nie."Ja, dit kan ontwrigtende tegnologie wees," het Corvaglia gesê.“Ons het aansoek gedoen vir patente vir die masjien en materiale.Ons doel is 'n produk wat vergelykbaar is met termoharde saamgestelde materiale.Baie mense probeer om TPC vir AFP (Automatic Fiber Placement) te gebruik, maar die tweede stap moet gekombineer word.In terme van meetkunde, Dit is 'n groot beperking in terme van koste, siklus tyd en deel grootte.Trouens, ons kan die manier verander waarop ons lugvaartonderdele vervaardig.”
Benewens termoplastiek, gaan Leonardo voort om RTM-tegnologie na te vors.“Dit is nog 'n gebied waar ons met CETMA saamwerk, en nuwe ontwikkelings gebaseer op die ou tegnologie (SQRTM in hierdie geval) is gepatenteer.Gekwalifiseerde hars oordrag gietvorm oorspronklik ontwikkel deur Radius Engineering (Salt Lake City, Utah, VSA) (SQRTM).Corvaglia het gesê: “Dit is belangrik om 'n outoklaaf (OOA)-metode te hê wat ons toelaat om materiaal te gebruik wat reeds gekwalifiseerd is.“Dit stel ons ook in staat om prepregs met bekende eienskappe en eienskappe te gebruik.Ons het hierdie tegnologie gebruik om 'n patent vir vliegtuigvensterrame te ontwerp, te demonstreer en aansoek te doen.“
Ten spyte van COVID-19, verwerk CETMA steeds die Leonardo-program, hier word die gebruik van SQRTM gewys om vliegtuigvensterstrukture te maak om defekvrye komponente te verkry en voorafvorming te bespoedig in vergelyking met tradisionele RTM-tegnologie.Daarom kan Leonardo komplekse metaalonderdele vervang met maas saamgestelde dele sonder verdere verwerking.Bron |CETMA, Leonardo.
Pappadà het daarop gewys: "Dit is ook 'n ouer tegnologie, maar as jy aanlyn gaan, kan jy nie inligting oor hierdie tegnologie vind nie."Weereens gebruik ons analitiese modelle om prosesparameters te voorspel en te optimaliseer.Met hierdie tegnologie kan ons 'n goeie harsverspreiding verkry - geen droë areas of harsophoping nie - en byna geen porositeit nie.Omdat ons die veselinhoud kan beheer, kan ons baie hoë strukturele eienskappe produseer, en die tegnologie kan gebruik word om komplekse vorms te produseer.Ons gebruik dieselfde materiale wat aan die outoklaafuithardingsvereistes voldoen, maar gebruik die OOA-metode, maar jy kan ook besluit om 'n vinnighardende hars te gebruik om die siklustyd tot 'n paar minute te verkort.“
"Selfs met die huidige prepreg het ons die uithardingstyd verminder," het Corvaglia gesê.“Byvoorbeeld, in vergelyking met 'n normale outoklaafsiklus van 8-10 uur, vir onderdele soos vensterrame, kan SQRTM vir 3-4 uur gebruik word.Hitte en druk word direk op die dele toegepas, en die verhittingsmassa is minder.Daarbenewens is die verhitting van vloeibare hars in die outoklaaf vinniger as die lug, en die kwaliteit van die onderdele is ook uitstekend, wat veral voordelig is vir komplekse vorms.Geen herbewerking, byna nul leemtes en uitstekende oppervlakkwaliteit, want die gereedskap is in Beheer dit, nie die vakuumsak nie.
Leonardo gebruik 'n verskeidenheid tegnologieë om te innoveer.As gevolg van die vinnige ontwikkeling van tegnologie, glo dit dat belegging in hoërisiko R&D (lae TRL) noodsaaklik is vir die ontwikkeling van nuwe tegnologieë wat nodig is vir toekomstige produkte, wat die inkrementele (korttermyn) ontwikkelingsvermoëns oorskry wat bestaande produkte reeds besit. .Leonardo se 2030 R&D-meesterplan kombineer so 'n kombinasie van korttermyn- en langtermynstrategieë, wat 'n verenigde visie vir 'n volhoubare en mededingende maatskappy is.
As deel van hierdie plan sal dit Leonardo Labs bekendstel, 'n internasionale korporatiewe R&D-laboratoriumnetwerk wat toegewy is aan R&D en innovasie.Teen 2020 sal die maatskappy poog om die eerste ses Leonardo-laboratoriums in Milaan, Turyn, Genua, Rome, Napels en Taranto te open, en werf 68 navorsers (Leonardo Navorsingsgenote) met vaardighede in die volgende velde: 36 outonome intelligente stelsels vir kunsmatige intelligensie posisies, 15 groot data-analise, 6 hoë-prestasie rekenaars, 4 lugvaart platform elektrifisering, 5 materiale en strukture, en 2 kwantum tegnologieë.Leonardo Laboratory sal die rol speel van 'n innovasiepos en die skepper van Leonardo se toekomstige tegnologie.
Dit is opmerklik dat Leonardo se tegnologie wat op vliegtuie gekommersialiseer word, ook in sy land- en seeafdelings toegepas kan word.Bly ingeskakel vir meer opdaterings oor Leonardo en die potensiële impak daarvan op saamgestelde materiale.
Die matriks bind die veselversterkte materiaal, gee die saamgestelde komponent sy vorm en bepaal die oppervlakkwaliteit daarvan.Die saamgestelde matriks kan polimeer, keramiek, metaal of koolstof wees.Dit is 'n keuringsgids.
Vir saamgestelde toepassings vervang hierdie hol mikrostrukture baie volume met lae gewig, en verhoog verwerkingsvolume en produkkwaliteit.
Postyd: Feb-09-2021