Přesné formy umožňují výzkum a vývoj leteckých součástí

Díky zrychlenému rozvoji projektů, jako jsou-velká letadla, civilní drony a eVTOL, přesné kompozitní formovací formyslouží jako základní nástroj pro vývoj kompozitních komponent. Přímo určují rozměrovou přesnost vzorků, defekty vnitřní pórovitosti a kompatibilitu sestavy a staly se kritickou překážkou pro letecké kompozity, které přecházejí z laboratorního-výzkumu a vývoje k certifikaci letové způsobilosti a malosériové zkušební výrobě. Domácí podniky vyrábějící formy neustále provádějí průlomy v oblasti nástrojů pro autoklávy, leteckých-přesných forem RTM, nízko{5}}expanzních forem Invar a nástrojů z uhlíkových-vláken. Tyto pokroky zkracují cyklus výzkumu a vývoje pro letecké kompozitní komponenty, snižují náklady na pokusy-a-chyby a urychlují lokalizaci průmyslového řetězce kompozitů pro letectví a kosmonautiku.

I. Rozměry procesu

1. Letecké kompozitní komponentypodléhají přísným požadavkům na přístup k letové způsobilosti, které ukládají přísné povinné standardy pro základní ukazatele, včetně rozměrových tolerancí, těsnosti dutin, rovnoměrnosti pole plné -teploty domény- a poréznosti součástí. S podporou kompletní sady digitálních a precizně-orientovaných procesních opatření byl vytvořen R&D-a{5}}výrobní systém pro letecké kompozitní formy vyznačující se „vysokou přesností, nízkými vadami, iterační schopností a stabilní hromadnou výrobou“. Komplexně zlepšuje efektivitu vývoje a stabilitu kvality kompozitních komponent.

2.Před-posouzení procesů pomocí CAE simulace:Ve fázi návrhu-formy jsou zavedeny simulační analýzy zahrnující deformaci vytvrzování, termo{1}}mechanickou vazbu a teplotní{2}}rozložení pole, aby bylo možné předvídat potenciální defekty během tvarování kompozitu, jako je deformace, nerovnoměrné teplotní gradienty a abnormální tok pryskyřice. Fyzické zkušební-a{5}}tvarování chyb je omezeno, zkracuje se cyklus výzkumu a vývoje součástí o více než 30 % a výrazně se snižují náklady na vývoj zkušebních provozů.

3.Vysokorychlostní-rychlostní obrábění-s pětiosým propojením:Přesné frézování pomocí jednoho-nastavení integrovaného pěti{1}}obrábění se provádí pro velké-kavity se složitě zakřivenými povrchy. Kumulativní chyby polohování způsobené opakovaným opětovným upínáním jsou zcela eliminovány a přesně splňují požadavky na tvarování pro složité aerodynamické profily a vysoce přesné zakřivené povrchy leteckých součástí.

4. Proces kontroly v uzavřeném{1}}cyklu kombinující 3D skenování a souřadnicové měřicí stroje (CMM):Je vytvořena úplná -přesnost procesu-uzavřená kontrola. Po dokončení formy se provede úplné-ověření rozměrové přesnosti pomocí 3D-skenování a zařízení CMM. Po zkušebním lisování se na kompozitních dílech provede reverzní{7}}inženýrské skenování a modelování. Parametry dutiny se upravují podle údajů o smrštění a deformaci při vytvrzování, čímž se realizuje plná -optimalizace uzavřené{10}}smyčky"návrh-obrábění-kontrola-kompenzace". Jedná se o nepostradatelný proces pro vyhovující výzkum a vývoj leteckých kompozitních komponent.

5. Proces montáže-modulární vložky:U forem extra{0}}velkých komponent leteckého panelu{1}}se používají sestavené modulární kompozitní struktury se segmentovanými vložkami-. To účinně řeší dlouhodobé-odvětvové výzvy pro monolitické velké formy, jako je obtížné obrábění, vysoké namáhání zbytkovým teplem-a náchylnost k deformaci. Když struktury součástí vyžadují iteraci a optimalizaci, je třeba místo úplné repasování formy vyměnit pouze místní vložky. Řešení se dobře přizpůsobuje-vysokofrekvenčním iteracím výzkumu a vývoje leteckých produktů a snižuje náklady na úpravy.

II. Technické rozměry

(1) Iterace technologie základních materiálů forem

Přesnost a stabilita tvářeníletecké kompozitní komponentyvelmi spoléhají na výkon-kvalitních substrátových materiálů pro formy. Díky neustálým upgradům technologie domácích leteckých nástrojů dosáhly substráty forem diferencovaných, lokalizovaných a vysoce{2}}výkonných vylepšení, která se zaměřují na klíčové problémy, jako je deformace při vytvrzování kompozitu, rozměrové odchylky a kontrola nákladů. Byl vytvořen-systém výběru substrátu, který odpovídá různým scénářům výzkumu a vývoje a{5}}masové výroby.

Substrát ze slitiny Invar:Jeho koeficient tepelné roztažnosti se velmi blíží koeficientu kompozitů z uhlíkových-vláken, čímž v maximální míře kompenzuje deformační odchylky vznikající při vytvrzování kompozitu. Funguje jako standardní základní nástrojový materiál pro hromadnou-výrobu primárních nosných-komponent leteckého průmyslu. Domácí průlomy byly realizovány u polotovarů Invar, čímž došlo k rozbití zámořských monopolů.

Substrát formy z pryskyřice BMI z uhlíkových vláken:Poskytuje dvojí výhody lehkých nástrojů a dobře přizpůsobených vlastností tepelné roztažnosti, čímž účinně zmírňuje celkovou deformaci při tváření velkorozměrových dílů. Zvláště vhodný pro výzkum a vývoj a zkušební výrobu extra velkých, vysoce zakřivených leteckých kompozitních komponentů, vyvažuje přesnost tváření a přizpůsobivost nástrojů a řadí se mezi preferované substráty pro výrobu velkokapacitních kompozitních dílů pro letectví a kosmonautiku.

Hybridní Invar-ocelové nástroje:V současné době je hlavním řešením nasazeným pro domácí projekty výzkumu a vývoje kompozitů v letectví a kosmonautiku, obsahuje kompozitní strukturu kombinující přesné -tvarované čelní desky Invar a zadní desky z vysokopevnostní oceli-. Tato konstrukce dosahuje optimální rovnováhy mezi přesností tváření, tuhostí nástrojů a výrobními náklady. Čelní desky Invar zaručují tepelnou-přesnost přizpůsobení pro kompozitní tvarování, zatímco ocelové zadní-desky zvyšují celkovou tuhost formy a snižují náklady na spotřebu materiálu. Hodí se pro většinu scénářů výzkumu a vývoje a malých-sériových zkušebních-výrobních scénářů pro letecká sekundární-zátěžová{11}}ložiska a klíčové konstrukční komponenty.

(2) Digitální full{1}}procesní R&D systém

Poháněno -hloubkovou digitální{1}}technologií a vytvořilo toto odvětví plně -procesně uzavřený-systém výzkumu a vývoje, který realizuje konektivitu dat a inteligentní optimalizaci od návrhu až po ověření.

Kompletní systém pokrýváAnalýza tvarovatelnosti součástí DFM (Design for Manufacturability), konstrukční návrh přesných forem, simulace vytvrzování kompozitu, pětiosé přesné obrábění, plno{1}}rozměrná 3D kontrola a zkušební-ověření a optimalizace tvarování. Technologie virtuální{0}}simulace předem identifikuje defekty tváření, strukturální odchylky, abnormální tok pryskyřice a další problémy, čímž nahrazuje konvenční fyzické pokusy-a-chyby a drasticky snižuje počet iterací prototypů a cyklů výzkumu a vývoje. Na tomto základě je použita technologie digitálního-dvojčete. Vysoce přesné -snímače teploty a tlaku namontované na formách shromažďují v reálném čase -údaje o stavu tváření- vložené do simulačních systémů. Aktuální zkušební-údaje o formování iterativně optimalizují konstrukci žlabu formy,{11}}řízení teploty a těsnění{12}}. Pozitivní cyklus"virtuální simulace - fyzické obrábění - zpětná vazba dat - průběžná optimalizace"je vytvořen, komplexně zvedající konstrukční přesnost a tvarovací stabilitu pro letecké kompozitní formy.