Natančni kalupi spodbujajo raziskave in razvoj letalskih komponent

S pospešenim napredovanjem projektov, kot so-velika letala, civilna brezpilotna letala in eVTOL, kalupi za natančno oblikovanje kompozitovslužijo kot osnovno orodje za razvoj kompozitnih komponent. Neposredno določajo dimenzijsko natančnost vzorcev, napake notranje poroznosti in združljivost sestave ter so postali kritično ozko grlo za letalske kompozite, ki prehajajo iz laboratorijskih-temelječih raziskav in razvoja na certificiranje plovnosti in malo-serijsko poskusno proizvodnjo. Domača podjetja, ki se ukvarjajo z oblikovanjem kalupov, so dosegla nenehne preboje na področju orodij za avtoklave, natančnih kalupov-razreda RTM za letalstvo, kalupov Invar z nizko-razteznostjo in orodij iz ogljikovih-vlaken. Ta napredek skrajša cikel raziskav in razvoja letalskih kompozitnih komponent, zmanjša-stroške poskusov in-napak ter pospeši lokalizacijo industrijske verige letalskih kompozitov.

I. Mere procesa

1. Kompozitne komponente za letalstvozanje veljajo stroge zahteve glede dostopa glede plovnosti, ki uvajajo stroge obvezne standarde za ključne kazalnike, vključno z dimenzijskimi tolerancami, vakuumsko tesnostjo votline, polno-temperaturo domene-enotnostjo polja in poroznostjo komponent. Podprt s celotnim naborom digitalnih in natančno{3}}usmerjenih procesnih ukrepov je bil vzpostavljen sistem raziskav in razvoja-in-proizvodnje za kompozitne kalupe za vesoljska letala, ki se ponašajo z "visoko natančnostjo, nizkimi napakami, iterativno zmogljivostjo in stabilno masovno proizvodnjo". Celovito izboljša razvojno učinkovitost in stabilnost kakovosti kompozitnih komponent.

2.Pred-presoja procesov s simulacijo CAE:V fazi-načrtovanja kalupa so uvedene simulacijske analize, ki zajemajo deformacijo strjevanja, termo-mehansko spajanje in porazdelitev-temperaturnega polja za napovedovanje morebitnih napak med oblikovanjem kompozita, kot so zvijanje, neenakomerni temperaturni gradienti in nenormalen tok smole. Fizično poskusno-in-oblikovanje napak je zmanjšano, s čimer se cikel raziskav in razvoja komponente skrajša za več kot 30 % in občutno zmanjšajo razvojni stroški za poskusne zagone.

3. Visoko{2}}hitrostni obdelovalni proces s pet{1}}osno povezavo:Z eno-nastavitvijo integrirane pet-osne obdelave se izvaja natančno rezkanje za velike-velike votline s kompleksnimi ukrivljenimi površinami. Kumulativne napake pri pozicioniranju, ki jih povzroča ponavljajoče se ponovno-vpenjanje, so popolnoma odpravljene, kar natančno izpolnjuje zahteve oblikovanja za kompleksne aerodinamične profile in visoko-natančne ukrivljene površine letalskih komponent.

4. Postopek in-inšpekcije zaprte zanke, ki združuje 3D skeniranje in koordinatne merilne stroje (CMM):Vzpostavljena je zaprta zanka-natančnosti-inšpekcije. Po dokončanju kalupa se izvede-verifikacija polne dimenzijske točnosti s 3D-skeniranjem in CMM opremo. Po poskusnem oblikovanju se na kompozitnih delih izvede-obratno inženirsko skeniranje in modeliranje. Parametri votline so spremenjeni glede na podatke o strjevanju, krčenju in deformaciji, s čimer se uresniči popolna-povezava zaprte{10}}optimizacije"načrtovanje-strojna-pregled-kompenzacija". To je nepogrešljiv postopek za skladne raziskave in razvoj letalskih kompozitnih komponent.

5. Postopek sestavljanja-modularnega vstavka:Za kalupe za izredno-komponente-vesoljske plošče so uporabljene segmentirane vložke-sestavljene modularne kompozitne strukture. To učinkovito obravnava dolgoletne-industrijske izzive za monolitne velike kalupe, kot so težka strojna obdelava, visoka preostala toplotna-obremenitev in nagnjenost k deformacijam. Kadar strukture sestavnih delov zahtevajo ponovitev in optimizacijo, je potrebna zamenjava le lokalnih vložkov namesto obnove celotnega kalupa. Rešitev se dobro prilagaja visoko-pogostnim ponovitvam raziskav in razvoja vesoljskih izdelkov ter zmanjša stroške modifikacije.

II. Tehnične dimenzije

(1) Ponovitev tehnologije osnovnega materiala za kalupe

Natančnost oblikovanja in stabilnostletalske in vesoljske kompozitne komponentese močno zanašajo na zmogljivost visokokakovostnih-materialov substrata plesni. Z nenehnimi nadgradnjami domače tehnologije orodij za vesoljska letala so substrati za kalupe dosegli diferencirane, lokalizirane in visoko-izboljšave zmogljivosti, ki so usmerjene v ključne izzive, kot so deformacija kompozita pri utrjevanju, odstopanje dimenzij in nadzor stroškov. Oblikovan je bil-sistem izbire substrata, ki ustreza različnim scenarijem raziskav in razvoja ter-množične proizvodnje.

Substrat iz invarske zlitine:Njegov koeficient toplotnega raztezanja se zelo ujema s koeficientom kompozitov iz ogljikovih -vlaken, kar v največji možni meri izravna deformacijske deviacije, ki izhajajo iz strjevanja kompozita. Deluje kot standardni osnovni orodni material za množično-proizvodnjo primarnih{3}}obremenitvenih letalskih in vesoljskih komponent. Domači prodori so bili realizirani za prazne materiale Invar, ki razbijajo čezmorske monopole.

Substrat kalupa iz smole BMI iz ogljikovih vlaken:Zagotavlja dvojno prednost lahkega orodja in dobro usklajenih lastnosti toplotnega raztezanja, kar učinkovito ublaži splošno deformacijo med oblikovanjem velikih delov. Posebej primeren za raziskave in razvoj ter poskusno proizvodnjo izredno velikih letalskih kompozitnih komponent z visoko ukrivljenostjo, uravnoveša natančnost oblikovanja in prilagodljivost orodij ter se uvršča med prednostne substrate za proizvodnjo velikih letalskih kompozitnih delov.

Hibridno orodje iz invar{0}}jekla:Trenutno glavna rešitev, ki se uporablja za domače raziskovalne in razvojne projekte kompozitov v letalstvu, ima sestavljeno strukturo, ki združuje natančno-oblikovane sprednje plošče iz invarja in-jeklene hrbtne-plošče visoke trdnosti. Ta zasnova zagotavlja optimalno ravnotežje med natančnostjo oblikovanja, togostjo orodja in proizvodnimi stroški. Invar sprednje plošče zagotavljajo toplotno-natančnost ujemanja za oblikovanje kompozitov, medtem ko jeklene hrbtne-plošče izboljšajo splošno togost kalupa in znižajo stroške porabe materiala. Ustreza večini scenarijev raziskav in razvoja ter majhnih{8}}serijskih poskusnih-produkcij za sekundarne-obremenitve-in ključne strukturne komponente za vesoljsko vesoljsko industrijo.

(2) Digitalni celovit-procesni sistem za raziskave in razvoj

Industrija, ki jo poganja-poglobljena digitalna-tehnološka omogočenost, je zgradila celovit-procesni{3}}sistem za raziskave in razvoj z zaprto zanko, ki uresničuje--podatkovno povezljivost od konca do konca in inteligentno optimizacijo od zasnove do preverjanja.

Celoten sistem pokrivaDFM (Design for Manufacturability) analiza preoblikovalnosti komponent, strukturno načrtovanje natančnih kalupov, simulacija strjevanja kompozita, pet{0}}osna natančna obdelava, polno-dimenzionalni 3D pregled in poskusno{3}}preverjanje in optimizacija oblikovanja. Tehnologija virtualne-simulacije vnaprej identificira napake pri oblikovanju, strukturna odstopanja, nenormalen tok smole in druge težave, nadomešča običajne fizične poskuse-in-napake ter drastično zmanjšuje ponovitve prototipov in cikle raziskav in razvoja. Na tej podlagi se uporablja tehnologija digitalnega-dvojčka. Visoko{6}}natančni temperaturni in tlačni senzorji, nameščeni na kalupe, zbirajo-podatke o stanju oblikovanja-v realnem-času, ki se vnašajo v simulacijske sisteme. Dejanski poskusni{10}}podatki o oblikovanju iterativno optimizirajo konstrukcijo tekača kalupa,-nadzora temperature in tesnjenja-. Pozitiven cikel"virtualna simulacija - fizična obdelava - povratne informacije o podatkih - stalna optimizacija"je ustvarjen za celovito izboljšanje natančnosti oblikovanja in stabilnosti oblikovanja za kompozitne kalupe za vesoljsko uporabo.