前沿 2020-03-07 15:03

英国国家符合材料中心推出数字化复合材料技术

陈济桁 摘自 复合材料世界网站

【据复合材料世界网站2020年3月2日报道】英国国家复合材料中心(NCC)2月28日举行庆祝活动,庆祝该中心投资扩建9948平方米、并引入了10种最先进的数字制造技术。

这项投资是一项被称名为iCAP的数字能力获取计划的一部分,该计划投资3670万英镑,用于根据NCC的要求量身订制的10种新制造技术,目的是加快推进针对不同应用领域复合材料制造能力的发展。iCAP计划由英国航空技术研究所(ATI)、英国本土企业合作伙伴和高价值制造弹射计划资助。

NCC工程与制造总监Rich Hooper表示,NCC的使命是将复合材料技术从学术研究领域成熟转化到生产环境中。

为此,在过去两年中,由NCC工程师、研究人员、软件架构师、机器人专家和复合材料专家组成的团队一直在探索数字化技术如何使复合零件更易于设计并提高生产速度和成本。

航空航天领域是高速复合材料制造需求的主要推动力。根据NCC的数据,采用目前的劳动力密集型技术(人力制造),制造商每月只能生产6对机翼,然而若满足未来的单通道飞机的需求,需要将生产率提升至每月100对。NCC是空客公司“明日之翼”计划的合作伙伴,该计划的目标是开发高速率的商用飞机机翼结构制造工艺,该工艺涉及更多的自动化、更少的零件、更好的零件集成结构、更快的时间周期、更快的结构检测和更快的工装。

NCC的新设备包括一条全新的试验线,该线将用于“明日之翼”计划。高速沉积系统包括两个使机翼生产过程自动化的大型工业机器人。机器人分别重45吨和24吨,可以精确地测量、切割、拾起和放置碳纤维织物碎片。可以单次精确铺放5米宽的复合材料条带,最长可达20米,有潜力将所需的织物组件数量从大约100000个减少到仅150个,将机翼制造时间从一周减少为一天。

一旦将纤维层铺叠好后,机翼用真空袋包裹,移入装有大型树脂灌注工具、长达20米的新固化炉中。机翼在8小时内于180℃的高温炉中固化。

NCC的新技术不仅有助于重新思考飞机机翼的制造方法,而且还有助于弥补学术研究与工业(例如建筑、油气等)应用之间的差距。

NCC首席执行官Richard Oldfield表示:投资10种世界领先的新型复合材料技术能力,将帮助设计人员开发面向未来飞机的机翼和发动机,确定生产和储存能量的新技术,并改变人们构建基础设施的方式。NCC的合作成员数在去年增加了一本,其中非传统行业会员数翻番。

引入的其他技术包括荷兰Eurocarbon公司生产的圆形织机,这是欧洲同类产品中最大的织机,可自动编织多达288根高强度碳纤维的单束纤维,用于制造空心3D结构,例如管路或飞机旋翼等。

由奥地利Engel公司提供的新型注塑成型设备具有水平的1700吨压力机,注塑筒可支持的温度和压力分别高达420℃和2000巴,注塑量高达6400立方米。注塑成型的目的是能够大批量的生产复合材料部件。

NCC首席技术官恩里克·加西亚(Enrique Garcia)表示,复合材料注塑成型技术专门用于快速制造网状结构热塑性复合材料。它在自动化过程中将层压板热成型和聚合物注射成型相结合,因此结构部件兼具高强度和综合复杂结构设计特征,并且能够在很短的时间内制造出来。

为了对零件进行无损检测(NDI),NCC使用了两个3米高的机器人,它们可协同工作,通过高压水射流发出超声波扫描部件内部结构。然后,系统测量声波穿过零件所花费的时间,如发现任何异常则可实时提醒操作人员。

NCC的新技术还包括自动预成型设备,法国Coriolis复合材料公司的C5自动纤维铺放(AFP)机器人龙门架解决方案和美国Electoimpact的AFP/ATL设施等。

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