تعاونت الشركة الإيطالية OEM والمورد من المستوى الأول Leonardo مع قسم البحث والتطوير في CETMA لتطوير مواد وآلات وعمليات مركبة جديدة، بما في ذلك اللحام التعريفي لتوحيد المركبات البلاستيكية الحرارية في الموقع.#تريند#كلينسكي#f-35
تنتج شركة Leonardo Aerostructures، الشركة الرائدة في إنتاج المواد المركبة، براميل جسم الطائرة من قطعة واحدة لطائرة Boeing 787. وهي تعمل مع CETMA لتطوير تقنيات جديدة بما في ذلك صب الضغط المستمر (CCM) وSQRTM (أسفل).تكنولوجيا الإنتاج.المصدر |ليوناردو وCETMA
تستند هذه المدونة إلى مقابلتي مع ستيفانو كورفاجليا، مهندس المواد، ومدير البحث والتطوير ومدير الملكية الفكرية في قسم هيكل الطائرات بشركة ليوناردو (منشآت إنتاج جروتاجلي، وبوميجليانو، وفوجيا، ونولا، جنوب إيطاليا)، ومقابلة مع الدكتور سيلفيو بابادا، الباحث في مجال البحث. مهندس ورئيس.مشروع تعاون بين CETMA (برينديزي، إيطاليا) وليوناردو.
يعد ليوناردو (روما، إيطاليا) أحد اللاعبين الرئيسيين في العالم في مجالات الطيران والدفاع والأمن، حيث يبلغ حجم مبيعاته 13.8 مليار يورو ويعمل به أكثر من 40 ألف موظف حول العالم.وتقدم الشركة حلولاً شاملة للأنظمة الجوية والبرية والبحرية والفضائية والشبكات والأمن والأنظمة غير المأهولة في جميع أنحاء العالم.يبلغ استثمار ليوناردو في البحث والتطوير حوالي 1.5 مليار يورو (11٪ من إيرادات عام 2019)، لتحتل المرتبة الثانية في أوروبا والرابعة في العالم من حيث الاستثمار البحثي في مجالات الطيران والدفاع.
تنتج شركة ليوناردو إيروستراكتشرز براميل جسم الطائرة المركبة من قطعة واحدة للأجزاء 44 و46 من طائرة بوينج 787 دريملاينر.المصدر |ليوناردو
توفر ليوناردو، من خلال قسم هيكل الطيران التابع لها، لبرامج الطائرات المدنية الرئيسية في العالم تصنيع وتجميع المكونات الهيكلية الكبيرة من المواد المركبة والتقليدية، بما في ذلك جسم الطائرة والذيل.
تنتج شركة ليوناردو إيروستراكتشرز مثبتات أفقية مركبة لطائرة بوينغ 787 دريملاينر.المصدر |ليوناردو
فيما يتعلق بالمواد المركبة، ينتج قسم هيكل الفضاء الجوي في ليوناردو "براميل من قطعة واحدة" لقسمي جسم الطائرة المركزي لطائرة بوينج 787 44 و46 في مصنع جروتاجلي والمثبتات الأفقية في مصنع فوجيا، وهو ما يمثل حوالي 14٪ من جسم الطائرة 787.%.ويشمل إنتاج منتجات الهياكل المركبة الأخرى تصنيع وتجميع الجناح الخلفي للطائرات التجارية ATR وAirbus A220 في مصنع فوجيا.تنتج فوجيا أيضًا أجزاء مركبة لطائرات بوينج 767 والبرامج العسكرية، بما في ذلك طائرة جوينت سترايك فايتر إف-35، ومقاتلة يوروفايتر تايفون، وطائرة النقل العسكرية سي-27جي، وطائرة فالكو إكسبلورر، أحدث عضو في عائلة طائرات فالكو بدون طيار التي تم إنتاجها. بواسطة ليوناردو.
وقال كورفاجليا: "بالتعاون مع CETMA، نقوم بالعديد من الأنشطة، كما هو الحال في المركبات البلاستيكية الحرارية وقولبة نقل الراتنج (RTM).""هدفنا هو إعداد أنشطة البحث والتطوير للإنتاج في أقصر وقت ممكن.في قسمنا (البحث والتطوير وإدارة الملكية الفكرية)، نسعى أيضًا إلى الحصول على تقنيات مبتكرة ذات مستوى استعداد تقني منخفض (أي أن مستوى الاستعداد الفني المنخفض ناشئ وبعيد عن الإنتاج)، ولكننا نأمل أن نكون أكثر قدرة على المنافسة ونقدم المساعدة للعملاء في جميع أنحاء العالم. عالم."
وأضاف بابادا: "منذ جهودنا المشتركة، عملنا بجد لتقليل التكاليف والأثر البيئي.لقد وجدنا أن المركبات البلاستيكية الحرارية (TPC) قد تم تخفيضها مقارنة بالمواد المتصلدة بالحرارة.
وأشار كورفاجليا: "لقد طورنا هذه التقنيات مع فريق سيلفيو وقمنا ببناء بعض النماذج الأولية للبطاريات الآلية لتقييمها في الإنتاج".
وقال بابادا: "إن CCM هو مثال رائع لجهودنا المشتركة"."لقد حدد ليوناردو مكونات معينة مصنوعة من مواد مركبة بالحرارة.لقد استكشفنا معًا تقنية توفير هذه المكونات في TPC، مع التركيز على الأماكن التي يوجد بها عدد كبير من الأجزاء على متن الطائرة، مثل هياكل الربط والأشكال الهندسية البسيطة.تستقيم."
الأجزاء المصنعة باستخدام خط إنتاج القولبة بالضغط المستمر الخاص بـ CETMA.المصدر |"CETMA: الابتكار في مجال البحث والتطوير في مجال المواد المركبة الإيطالية"
وتابع: “نحن بحاجة إلى تكنولوجيا إنتاج جديدة بتكلفة منخفضة وإنتاجية عالية”.وأشار إلى أنه في الماضي كانت تنتج كمية كبيرة من النفايات أثناء تصنيع مكون واحد من مكونات TPC."لذلك، قمنا بإنتاج شكل شبكي يعتمد على تقنية القولبة بالضغط غير متساوي الحرارة، ولكننا قمنا ببعض الابتكارات (في انتظار الحصول على براءة اختراع) لتقليل النفايات.لقد صممنا وحدة أوتوماتيكية بالكامل لهذا الغرض، ثم قامت شركة إيطالية ببنائها لنا."
ووفقاً لبابادا، يمكن للوحدة إنتاج مكونات صممها ليوناردو، "مكون واحد كل 5 دقائق، ويعمل 24 ساعة في اليوم".ومع ذلك، كان على فريقه بعد ذلك معرفة كيفية إنتاج القوالب.وأوضح: «في البداية كنا بحاجة إلى عملية تصفيح مسطحة، لأن هذا كان عنق الزجاجة في ذلك الوقت»."لذا، بدأت عمليتنا بطبقة فارغة (صفائح مسطحة)، ثم قمنا بتسخينها في فرن يعمل بالأشعة تحت الحمراء (IR).، ومن ثم وضعها في الصحافة لتشكيل.عادة ما يتم إنتاج الشرائح المسطحة باستخدام مكابس كبيرة، والتي تتطلب 4-5 ساعات من وقت الدورة.قررنا أن ندرس طريقة جديدة يمكنها إنتاج شرائح مسطحة بشكل أسرع.لذلك، في ليوناردو وبدعم من المهندسين، قمنا بتطوير خط إنتاج CCM عالي الإنتاجية في CETMA.لقد قمنا بتقليل وقت الدورة من 1 م × 1 م إلى 15 دقيقة.المهم هو أن هذه عملية مستمرة، حتى نتمكن من إنتاج طول غير محدود.
تساعد كاميرا التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء (IRT) الموجودة في خط التشكيل التدريجي SPARE CETMA على فهم توزيع درجة الحرارة أثناء عملية الإنتاج وإنشاء تحليل ثلاثي الأبعاد للتحقق من نموذج الكمبيوتر أثناء عملية تطوير CCM.المصدر |"CETMA: الابتكار في مجال البحث والتطوير في المواد المركبة الإيطالية"
ومع ذلك، كيف يمكن مقارنة هذا المنتج الجديد مع CCM الذي استخدمته Xperion (المعروفة الآن باسم XELIS، Markdorf، ألمانيا) لأكثر من عشر سنوات؟وقال بابادا: "لقد طورنا نماذج تحليلية وعددية يمكنها التنبؤ بالعيوب مثل الفراغات"."لقد تعاونا مع ليوناردو وجامعة سالينتو (ليتشي، إيطاليا) لفهم المعايير وتأثيرها على الجودة.نحن نستخدم هذه النماذج لتطوير CCM الجديد، حيث يمكننا الحصول على سماكة عالية ولكن يمكننا أيضًا تحقيق جودة عالية.باستخدام هذه النماذج، لا يمكننا تحسين درجة الحرارة والضغط فحسب، بل يمكننا أيضًا تحسين طريقة تطبيقها.يمكنك تطوير العديد من التقنيات لتوزيع درجة الحرارة والضغط بالتساوي.ومع ذلك، نحن بحاجة إلى فهم تأثير هذه العوامل على الخواص الميكانيكية ونمو العيوب في الهياكل المركبة.
وتابع بابادا: "التكنولوجيا لدينا أكثر مرونة.وبالمثل، تم تطوير CCM منذ 20 عامًا، ولكن لا توجد معلومات حوله لأن الشركات القليلة التي تستخدمه لا تشارك المعرفة والخبرة.لذلك، يجب أن نبدأ من الصفر، فقط بناءً على فهمنا للمواد المركبة ومعالجتها.
وقال كورفاجليا: "إننا نمر الآن بخطط داخلية ونعمل مع العملاء للعثور على مكونات هذه التقنيات الجديدة"."قد تحتاج هذه الأجزاء إلى إعادة تصميمها وإعادة تأهيلها قبل بدء الإنتاج."لماذا؟"الهدف هو جعل الطائرة خفيفة قدر الإمكان، ولكن بسعر تنافسي.ولذلك، يجب علينا أيضا تحسين سمك.ومع ذلك، قد نجد أن جزءًا واحدًا يمكنه تقليل الوزن، أو تحديد أجزاء متعددة ذات أشكال متشابهة، مما يمكن أن يوفر الكثير من التكلفة المالية.
وأكد مجددا أنه حتى الآن، كانت هذه التكنولوجيا في أيدي عدد قليل من الناس."لكننا قمنا بتطوير تقنيات بديلة لأتمتة هذه العمليات عن طريق إضافة قوالب ضغط أكثر تقدمًا.نضع صفحًا مسطحًا ثم نخرج جزءًا منه جاهزًا للاستخدام.نحن بصدد إعادة تصميم الأجزاء وتطوير الأجزاء المسطحة أو الجانبية.مرحلة CCM.”
وقال بابادا: "لدينا الآن خط إنتاج مرن للغاية لـ CCM في CETMA"."هنا يمكننا تطبيق ضغوط مختلفة حسب الحاجة لتحقيق أشكال معقدة.سيكون خط الإنتاج الذي سنقوم بتطويره مع ليوناردو أكثر تركيزًا على تلبية المكونات المطلوبة المحددة.نحن نعتقد أنه يمكن استخدام خطوط CCM المختلفة للمراسلين المسطحين وعلى شكل حرف L بدلاً من الأشكال الأكثر تعقيدًا.وبهذه الطريقة، بالمقارنة مع المكابس الكبيرة المستخدمة حاليًا لإنتاج أجزاء TPC هندسية معقدة، يمكننا جعل تكلفة المعدات منخفضة.
تستخدم CETMA CCM لإنتاج المراسلين والألواح من ألياف الكربون/شريط PEKK أحادي الاتجاه، ثم تستخدم اللحام التعريفي لعارضة حزمة العارضة هذه لتوصيلها في مشروع Clean Sky 2 KEELBEMAN الذي تديره EURECAT.المصدر|"تم تحقيق نموذج توضيحي للحام عوارض العارضة البلاستيكية الحرارية."
وقال بابادا: "إن اللحام الحثي مثير للاهتمام للغاية بالنسبة للمواد المركبة، لأنه يمكن ضبط درجة الحرارة والتحكم فيها بشكل جيد للغاية، والتسخين سريع جدًا والتحكم دقيق للغاية"."بالتعاون مع ليوناردو، قمنا بتطوير اللحام التعريفي لربط مكونات TPC.لكننا الآن نفكر في استخدام اللحام التعريفي للدمج في الموقع (ISC) لشريط TPC.ولتحقيق هذه الغاية، قمنا بتطوير شريط جديد من ألياف الكربون، يمكن تسخينه بسرعة كبيرة عن طريق اللحام التعريفي باستخدام آلة خاصة.يستخدم الشريط نفس المادة الأساسية مثل الشريط التجاري، ولكن له بنية مختلفة لتحسين التسخين الكهرومغناطيسي.أثناء تحسين الخواص الميكانيكية، فإننا نفكر أيضًا في العملية لمحاولة تلبية المتطلبات المختلفة، مثل كيفية التعامل معها بفعالية من حيث التكلفة وكفاءة من خلال الأتمتة.
وأشار إلى أنه من الصعب تحقيق تكاليف الدعم غير المباشر باستخدام شريط TPC بإنتاجية جيدة."من أجل استخدامه في الإنتاج الصناعي، يجب عليك التسخين والتبريد بشكل أسرع وتطبيق الضغط بطريقة يتم التحكم فيها للغاية.لذلك، قررنا استخدام اللحام التعريفي لتسخين منطقة صغيرة فقط حيث يتم دمج المواد، ويتم الاحتفاظ بالصفائح المتبقية باردة.يقول Pappadà أن TRL للحام الحث المستخدم في التجميع أعلى."
يبدو التكامل في الموقع باستخدام التدفئة الحثية أمرًا مزعجًا للغاية - في الوقت الحالي، لا يقوم أي مصنع آخر أو مورد آخر بذلك بشكل علني.وقال كورفاجليا: "نعم، قد تكون هذه تكنولوجيا مدمرة"."لقد تقدمنا بطلب للحصول على براءات اختراع للآلة والمواد.هدفنا هو منتج مشابه للمواد المركبة بالحرارة.يحاول العديد من الأشخاص استخدام TPC لـ AFP (وضع الألياف التلقائي)، ولكن يجب دمج الخطوة الثانية.من حيث الهندسة، يعد هذا قيدًا كبيرًا من حيث التكلفة ووقت الدورة وحجم الجزء.في الواقع، قد نغير الطريقة التي ننتج بها أجزاء الفضاء الجوي”.
بالإضافة إلى اللدائن الحرارية، يواصل ليوناردو البحث في تكنولوجيا RTM."هذا مجال آخر نتعاون فيه مع CETMA، وقد تم تسجيل براءة اختراع للتطورات الجديدة المستندة إلى التكنولوجيا القديمة (SQRTM في هذه الحالة).قالب نقل راتينج مؤهل تم تطويره في الأصل بواسطة Radius Engineering (سولت ليك سيتي، يوتا، الولايات المتحدة الأمريكية) (SQRTM).وقال كورفاجليا: "من المهم أن يكون لدينا طريقة الأوتوكلاف (OOA) التي تسمح لنا باستخدام المواد المؤهلة بالفعل."يسمح لنا هذا أيضًا باستخدام مواد التحضير المسبق ذات الخصائص والصفات المعروفة.لقد استخدمنا هذه التكنولوجيا لتصميم وإظهار وتقديم طلب للحصول على براءة اختراع لإطارات نوافذ الطائرات."
على الرغم من فيروس كورونا (COVID-19)، لا تزال CETMA تعالج برنامج ليوناردو، ويظهر هنا استخدام SQRTM لصنع هياكل نوافذ الطائرات لتحقيق مكونات خالية من العيوب وتسريع التشكيل المسبق مقارنة بتقنية RTM التقليدية.لذلك، يمكن لليوناردو استبدال الأجزاء المعدنية المعقدة بأجزاء مركبة شبكية دون مزيد من المعالجة.المصدر |سيتما، ليوناردو.
وأشار بابادا إلى أن "هذه أيضًا تقنية قديمة، ولكن إذا اتصلت بالإنترنت، فلن تتمكن من العثور على معلومات حول هذه التقنية".مرة أخرى، نحن نستخدم النماذج التحليلية للتنبؤ بمعلمات العملية وتحسينها.باستخدام هذه التقنية، يمكننا الحصول على توزيع جيد للراتنج - بدون مناطق جافة أو تراكم للراتنج - ومسامية صفر تقريبًا.ولأننا نستطيع التحكم في محتوى الألياف، يمكننا إنتاج خصائص هيكلية عالية جدًا، ويمكن استخدام التكنولوجيا لإنتاج أشكال معقدة.نحن نستخدم نفس المواد التي تلبي متطلبات المعالجة بالأوتوكلاف، ولكن نستخدم طريقة OOA، ولكن يمكنك أيضًا أن تقرر استخدام راتينج سريع المعالجة لتقصير وقت الدورة إلى بضع دقائق."
وقال كورفاجليا: "حتى مع التقوية الحالية، قمنا بتقليل وقت المعالجة"."على سبيل المثال، بالمقارنة مع دورة الأوتوكلاف العادية التي تبلغ 8-10 ساعات، بالنسبة لأجزاء مثل إطارات النوافذ، يمكن استخدام SQRTM لمدة 3-4 ساعات.يتم تطبيق الحرارة والضغط مباشرة على الأجزاء، وتكون كتلة التسخين أقل.بالإضافة إلى ذلك، فإن تسخين الراتنج السائل في الأوتوكلاف يكون أسرع من الهواء، كما أن جودة الأجزاء ممتازة أيضًا، وهو أمر مفيد بشكل خاص للأشكال المعقدة.لا توجد إعادة صياغة، ولا يوجد أي فراغات تقريبًا وجودة سطح ممتازة، لأن الأداة هي التي تسيطر عليها، وليس كيس المكنسة الكهربائية.
يستخدم ليوناردو مجموعة متنوعة من التقنيات للابتكار.نظرًا للتطور السريع للتكنولوجيا، فإنها تعتقد أن الاستثمار في البحث والتطوير عالي المخاطر (منخفض TRL) ضروري لتطوير التقنيات الجديدة اللازمة للمنتجات المستقبلية، والتي تتجاوز قدرات التطوير الإضافية (قصيرة المدى) التي تمتلكها المنتجات الحالية بالفعل. .تجمع خطة ليوناردو الرئيسية للبحث والتطوير لعام 2030 بين هذا المزيج من الاستراتيجيات قصيرة المدى وطويلة المدى، وهي رؤية موحدة لشركة مستدامة وتنافسية.
وكجزء من هذه الخطة، ستطلق مختبرات ليوناردو، وهي شبكة مختبرات دولية للبحث والتطوير مخصصة للبحث والتطوير والابتكار.بحلول عام 2020، ستسعى الشركة إلى فتح أول ستة مختبرات ليوناردو في ميلانو وتورينو وجنوة وروما ونابولي وتارانتو، وتقوم بتوظيف 68 باحثًا (زملاء ليوناردو للأبحاث) يتمتعون بمهارات في المجالات التالية): 36 نظامًا ذكيًا مستقلاً لـ مناصب الذكاء الاصطناعي، 15 تحليل البيانات الضخمة، 6 حوسبة عالية الأداء، 4 كهربة منصات الطيران، 5 مواد وهياكل، و 2 تقنيات الكم.سيلعب مختبر ليوناردو دور مركز الابتكار ومبتكر تكنولوجيا ليوناردو المستقبلية.
ومن الجدير بالذكر أن تكنولوجيا ليوناردو التي يتم تسويقها على الطائرات يمكن تطبيقها أيضًا في أقسامها البرية والبحرية.ترقبوا المزيد من التحديثات حول ليوناردو وتأثيره المحتمل على المواد المركبة.
تربط المصفوفة المادة المقواة بالألياف، وتعطي المكون المركب شكله، وتحدد جودة سطحه.يمكن أن تكون المصفوفة المركبة عبارة عن بوليمر أو سيراميك أو معدن أو كربون.هذا هو دليل الاختيار.
بالنسبة للتطبيقات المركبة، تحل هذه الهياكل المجهرية المجوفة محل الكثير من الحجم بوزن منخفض، وتزيد من حجم المعالجة وجودة المنتج.
وقت النشر: 09 فبراير 2021