Tarkkuusmuotit tehostavat ilmailukomponenttien tutkimusta ja kehitystä

Suurten{0}}lentokoneiden, siviilidroneiden ja eVTOL-projektien kaltaisten projektien nopeutuneen etenemisen myötä tarkkuuskomposiittimuovausmuotittoimii ydintyökaluna komposiittikomponenttien kehittämisessä. Ne määrittävät suoraan näytteiden mittatarkkuuden, sisäiset huokoisuusvirheet ja kokoonpanon yhteensopivuuden, ja niistä on tullut kriittinen pullonkaula ilmailu-avaruuskomposiiteille siirtyessä laboratoriopohjaisesta -tutkimuksesta ja kehityksestä lentokelpoisuussertifiointiin ja pieniin{2}}eräkoetuotantoon. Kotimaiset muottiyritykset ovat tehneet jatkuvia läpimurtoja autoklaavityökalujen, ilmailu--luokan RTM-tarkkuusmuottien,-matalalaajenevien Invar-muottien ja hiilikuitu{6}}työkalujen alalla. Nämä edistysaskeleet lyhentävät ilmailukomposiittikomponenttien T&K-sykliä, vähentävät kokeilu--ja-virhekustannuksia ja nopeuttavat ilmailu-avaruusteollisuuden komposiittiteollisuuden ketjun lokalisointia.

I. Prosessin mitat

1.Aerospace-komposiittikomponentitniihin sovelletaan tiukkoja lentokelpoisuusvaatimuksia, jotka asettavat tiukat pakolliset standardit ydinindikaattoreille, mukaan lukien mittatoleranssit, ontelon tyhjiön tiiviys, täydellinen -alueen lämpötila-kentän tasaisuus ja komponenttien huokoisuus. Täydellisten digitaalisten ja{3}}tarkkuuteen suuntautuneiden prosessitoimien tukemana on perustettu ilmailu- ja avaruusteollisuuden komposiittimuottien T&K-ja-valmistusjärjestelmä, jossa on "korkea tarkkuus, vähäiset viat, iteraatiokyky ja vakaa massatuotanto". Se parantaa kokonaisvaltaisesti komposiittikomponenttien kehitystehokkuutta ja laadun vakautta.

2. Prosessien ennakkoarviointi CAE-simuloinnin avulla:Muotin-suunnitteluvaiheessa otetaan käyttöön simulaatioanalyysit, jotka kattavat kovettumisen muodonmuutoksen, lämpö-mekaanisen kytkennän ja lämpötila--kentän jakautumisen, jotta voidaan ennustaa komposiittimuovauksen aikana mahdollisesti ilmeneviä vikoja, kuten vääntymistä, epätasaisia ​​lämpötilagradientteja ja epänormaalia hartsin virtausta. Fyysinen koe--ja-error-muovaus vähenee, mikä lyhentää komponenttien T&K-sykliä yli 30 % ja vähentää merkittävästi koeajojen kehityskustannuksia.

3. Viiden-akselin linkitys nopea-koneistusprosessi:Käyttämällä yhden-asetuksen integroitua viiden-akselin koneistusta, tarkkuusjyrsintä suoritetaan suurille-onteloille, joissa on monimutkaiset kaarevat pinnat. Toistuvan uudelleenkiinnityksen aiheuttamat kumulatiiviset paikannusvirheet- eliminoituvat täysin, mikä täyttää tarkasti muotovaatimukset monimutkaisille aerodynaamisille profiileille ja ilmailu-avaruuskomponenttien korkealle{5}}tarkkuudelle kaareville pinnoille.

4. Suljetun-silmukan tarkastusprosessi, jossa yhdistyvät 3D-skannaus ja koordinaattimittauskoneet (CMM):Täysi-prosessin tarkkuus-tarkastuksen suljettu silmukka on perustettu. Kun muotti on valmis, täydellinen-mittojen tarkkuus varmistetaan 3D--skannaus- ja CMM-laitteilla. Koevalun jälkeen komposiittiosille suoritetaan käänteinen-tekninen skannaus ja mallinnus. Onteloparametreja muutetaan kovettumisen kutistumista ja muodonmuutosta koskevien tietojen mukaan, mikä mahdollistaa täydellisen -linkki suljetun{10}}silmukan optimoinnin."suunnittelu-koneistus-tarkastus-kompensaatio". Tämä on välttämätön prosessi ilmailu- ja avaruuskomposiittikomponenttien vaatimustenmukaiselle T&K:lle.

5. Modulaarinen insertti-kokoonpanoprosessi:Erittäin -suurien ilmailupaneelien-tyyppisten komponenttien muotteihin käytetään segmentoituja insertti-koottuja modulaarisia komposiittirakenteita. Tämä vastaa tehokkaasti teollisuuden pitkäaikaisiin-haasteisiin suurille monoliittisille muotteille, kuten vaikea työstö, suuri jäännöslämpökäsittelyjännitys{5}}ja muodonmuutosalttius. Kun komponenttirakenteet vaativat iterointia ja optimointia, vain paikalliset terät on vaihdettava täyden muotin uudelleenvalmistuksen sijaan. Ratkaisu mukautuu hyvin-ilmailualan tuotteiden korkeataajuisiin T&K-iteraatioihin ja alentaa muokkauskustannuksia.

II. Tekniset mitat

(1) Muotin perusmateriaaliteknologian iterointi

Muovaustarkkuus ja vakausilmailu-avaruuskomposiittikomponentitluottaa suuresti korkealaatuisten{0}}muottimateriaalien suorituskykyyn. Kotimaisen ilmailu- ja avaruusalan työkaluteknologian jatkuvan päivityksen myötä muottisubstraatit ovat saavuttaneet erilaisia, paikallisia ja korkean -suorituskyvyn parannuksia, jotka kohdistuvat keskeisiin haasteisiin, kuten komposiitin kovettumisen muodonmuutokseen, mittapoikkeamiin ja kustannusten hallintaan. Substraattien-valintajärjestelmä, joka vastaa erilaisia ​​T&K--ja massatuotantoskenaarioita, on muodostettu.

Invar-seossubstraatti:Sen lämpölaajenemiskerroin vastaa läheisesti hiili{0}}kuitukomposiittien lämpölaajenemiskerrointa, mikä kompensoi komposiitin kovettumisesta aiheutuvat muodonmuutospoikkeamat mahdollisimman suuressa määrin. Se toimii tavallisena ydintyökalumateriaalina ensisijaisten kuormaa-kantavien ilmailu-avaruuskomponenttien massatuotannossa-. Invar-aihiomateriaaleissa on saavutettu kotimaisia ​​läpimurtoja, jotka ovat murtaneet ulkomaiset monopolit.

Hiilikuituinen BMI-hartsimuottisubstraatti:Se tarjoaa kaksi etua: kevyet työkalut ja hyvin sopivat lämpölaajenemisominaisuudet, mikä vähentää tehokkaasti yleistä muodonmuutosta suurikokoisten osien muotoilun aikana. Soveltuu erityisesti erittäin suurten, erittäin kaarevien ilmailu- ja avaruuskomposiittikomponenttien T&K- ja koevalmistukseen. Se tasapainottaa muotoilun tarkkuutta ja työkalujen mukauttavuutta ja kuuluu suosituimpiin substraatteihin suurten ilmailu-avaruuskomposiittiosien valmistuksessa.

Hybridi Invar{0}}terästyökalut:Tällä hetkellä kotimaisissa ilmailu- ja avaruusteollisuuden komposiittituotannon ja -kehitysprojekteissa käytetty valtavirtaratkaisu, jossa on komposiittirakenne, jossa yhdistyvät tarkkuus{0}}muovatut Invar-pintalevyt ja korkean -lujat teräslevyt{2}}. Tämä muotoilu löytää optimaalisen tasapainon muovaustarkkuuden, työkalujen jäykkyyden ja valmistuskustannusten välillä. Invar-pintalevyt takaavat lämpö-sovitustarkkuuden komposiittimuovauksessa, kun taas teräksiset takalevyt{6}} lisäävät muotin yleistä jäykkyyttä ja alentavat materiaalinkulutuskustannuksia. Se sopii useimpiin tutkimus- ja kehitystyöhön sekä pieniin-eräkoetuotantoon-lentokoneen toissijaisiin-kuormitukseen-kannattaviin ja tärkeimpiin rakennekomponentteihin.

(2) Digitaalinen täys-prosessin T&K-järjestelmä

Perusteellisen-digitaalisen-teknologian mahdollistamana ala on rakentanut täyden-prosessin suljetun-silmukan T&K-järjestelmän, joka toteuttaa datayhteyden päästä-päähän- ja älykkään optimoinnin suunnittelusta todentamiseen.

Koko järjestelmä kattaaDFM (Design for Manufacturability) muovattavuusanalyysi komponenteille, tarkkuusmuottien rakennesuunnittelu, komposiitin kovetussimulaatio, viiden-akselin tarkkuustyöstö, täys-ulotteinen 3D-tarkastus ja koe-muottien tarkastus ja optimointi. Virtuaalinen-simulaatiotekniikka tunnistaa muodostusvirheet, rakenteelliset poikkeamat, epänormaalit hartsin virtaukset ja muut ongelmat etukäteen ja korvaa perinteiset fyysiset koe-ja-virheet ja vähentää merkittävästi prototyyppien iteraatioita ja T&K-syklejä. Tältä pohjalta käytetään digitaalista-kaksoistekniikkaa. Muotteihin asennetut -tarkkaat lämpötila- ja paineanturit keräävät reaaliaikaista-muotoilua-simulaatiojärjestelmiin syötettyä tietoa. Todelliset koe{10}}muovaustiedot optimoivat iteratiivisesti muottikanavan, lämpötilan{11}}säädön ja tiivistys{12}}rakennesuunnittelut. Positiivinen kierre"virtuaalisimulaatio - fyysinen koneistus - tietojen palaute - jatkuva optimointi"on luotu, nostaen kokonaisvaltaisesti suunnittelun tarkkuutta ja muodostaen vakautta ilmailu- ja avaruuskomposiittimuoteille.