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超高速复合沉积系统有望将叠层目标提高75%

2023-12-21 14:543470
 导读:我们如何在任何给定时间实现可以沉积的复合材料体积的阶跃变化?这是国家复合材料中心 (NCC) 正在应对的关键挑战之一,并且已经取得了重大进展。

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增加碳纤维的沉积量对于提高从飞机机翼到涡轮叶片等大型结构的制造速度至关重要。在开发试验中,他们的突破性自动沉积系统有望提供超过350公斤/小时的干纤维沉积率,这将超过他们最初的200公斤/小时的目标。相比之下,当前航空航天工业标准的大型结构自动纤维铺放量约为每小时50公斤。

超高速率复合沉积系统 (UHRCD) 由 NCC 工程师、研究人员、软件架构师、实业家和纺织专家组成的团队与Loop TechnologyCoriolisGüdel合作开发,旨在提供多部门自动沉积能力。其结果是下一代工业技术演示器,能够挑战产品成本、重量和操作改进。此外,UHRCD的实现为工程师在未来结构的设计和开发方面提供了更大的灵活性,并有机会探索传统金属路线之外的领域。

该系统有五个不同的头,可以按照设计要求以集成方式切割、提升和放置干燥纤维材料,为团队提供解决不同工业挑战的选择。例如,干纤维铺放 (DFP) 可以在一次通过中从38mm宽的单缝带上沉积最多8个带材,而Fiber Form头可以沉积最大5m宽的材料,并管理小至刀点的层形状。这有可能大幅减少所需织物的数量,从而加快生产时间并降低成本。

自2020年初安装以来,他们与 Loop Technology 合作集成系统并对硬件和软件进行压力测试至当前水平。UHRCD 能力的初步开发试验已成为空客“明日之翼”计划的一部分,他们最近完成了第三个“明日之翼”机翼上盖,其中所有可自动化层均由优化的沉积头沉积。

在开始第三翼明日之翼覆盖沉积之前,他们进行了一系列开发试验,旨在提高无卷曲织物 (NCF) 材料的位置精度和沉积速率。作为“明日之翼”活动的一部分,还进行了速率增强试验,并取得了相当大的成功。沉积的潜在速率从 0.05m/s 增加到 0.5m/s,对质量或位置精度没有不利影响。

这一里程碑标志着复合材料制造领域的巨大飞跃,对于实现未来飞机项目的生产率至关重要。 

作为一个综合团队,他们正在建立一个基线,以此为基础探索进一步的技术增强。软件和硬件功能的发展不断让人们更好地了解如何在工业应用中最大限度地发挥这项技术。NCC 将在未来几年内进行进一步投资,以展示增强的制造准备能力。

除了物理速率的提高之外,他们作为一个团队正在推进的知识和技能将支持所有工业合作伙伴和供应链,以满足下一代大型复合材料结构的高速率制造需求。

超高速率复合沉积单元是作为航空航天技术研究所 (ATI) 资助的3600万英镑能力采购计划 (iCAP) 的一部分而采购的。该单元由联盟领导者 Loop Automation Systems 与 Coriolis 和 Gudel合作提供。

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