【航空航天】超高速復合沉積系統有望將疊層目標提高75%

 導讀

我們如何在任何給定時間實現可以沉積的復合材料體積的階躍變化?這是國家復合材料中心 (NCC) 正在應對的關鍵挑戰之一,并且已經取得了重大進展。

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增加碳纖維的沉積量對于提高從飛機機翼到渦輪葉片等大型結構的制造速度至關重要。在開發試驗中,他們的突破性自動沉積系統有望提供超過350公斤/小時的干纖維沉積率,這將超過他們最初的200公斤/小時的目標。相比之下,當前航空航天工業標準的大型結構自動纖維鋪放量約為每小時50公斤。

超高速率復合沉積系統 (UHRCD) 由 NCC 工程師、研究人員、軟件架構師、實業家和紡織專家組成的團隊與Loop Technology、CoriolisGüdel合作開發,旨在提供多部門自動沉積能力。其結果是下一代工業技術演示器,能夠挑戰產品成本、重量和操作改進。此外,UHRCD的實現為工程師在未來結構的設計和開發方面提供了更大的靈活性,并有機會探索傳統金屬路線之外的領域。

該系統有五個不同的頭,可以按照設計要求以集成方式切割、提升和放置干燥纖維材料,為團隊提供解決不同工業挑戰的選擇。例如,干纖維鋪放 (DFP) 可以在一次通過中從38mm寬的單縫帶上沉積最多8個帶材,而Fiber Form頭可以沉積最大5m寬的材料,并管理小至刀點的層形狀。這有可能大幅減少所需織物的數量,從而加快生產時間并降低成本。

自2020年初安裝以來,他們與 Loop Technology 合作集成系統并對硬件和軟件進行壓力測試至當前水平。UHRCD 能力的初步開發試驗已成為空客“明日之翼”計劃的一部分,他們最近完成了第三個“明日之翼”機翼上蓋,其中所有可自動化層均由優化的沉積頭沉積。

在開始第三翼明日之翼覆蓋沉積之前,他們進行了一系列開發試驗,旨在提高無卷曲織物 (NCF) 材料的位置精度和沉積速率。作為“明日之翼”活動的一部分,還進行了速率增強試驗,并取得了相當大的成功。沉積的潛在速率從 0.05m/s 增加到 0.5m/s,對質量或位置精度沒有不利影響。

這一里程碑標志著復合材料制造領域的巨大飛躍,對于實現未來飛機項目的生產率至關重要。 

作為一個綜合團隊,他們正在建立一個基線,以此為基礎探索進一步的技術增強。軟件和硬件功能的發展不斷讓人們更好地了解如何在工業應用中最大限度地發揮這項技術。NCC 將在未來幾年內進行進一步投資,以展示增強的制造準備能力。

除了物理速率的提高之外,他們作為一個團隊正在推進的知識和技能將支持所有工業合作伙伴和供應鏈,以滿足下一代大型復合材料結構的高速率制造需求。

超高速率復合沉積單元是作為航空航天技術研究所 (ATI) 資助的 3600 萬英鎊能力采購計劃 (iCAP) 的一部分而采購的。該單元由聯盟領導者 Loop Automation Systems 與 Coriolis 和 Gudel合作提供。