이탈리아 OEM이자 Tier 1 공급업체인 Leonardo는 CETMA R&D 부서와 협력하여 열가소성 복합재의 현장 통합을 위한 유도 용접을 포함한 새로운 복합재, 기계 및 프로세스를 개발했습니다.#트렌드#클린스카이#f-35
복합 재료 생산 분야의 선두주자인 Leonardo Aerostructures는 보잉 787의 일체형 동체 배럴을 생산합니다. CETMA와 협력하여 연속 압축 성형(CCM) 및 SQRTM(하단)을 포함한 신기술을 개발하고 있습니다.생산 기술.소스 |레오나르도와 CETMA
이 블로그는 Leonardo의 항공기 구조 부서(Grottaglie, Pomigliano, Foggia, Nola 생산 시설, 남부 이탈리아)의 재료 엔지니어, R&D 이사 및 지적 재산 관리자인 Stefano Corvaglia와의 인터뷰와 연구를 수행하는 Dr. Silvio Pappadà와의 인터뷰를 기반으로 작성되었습니다. 엔지니어와 머리.CETMA(이탈리아 브린디시)와 Leonardo 간의 협력 프로젝트.
Leonardo(이탈리아 로마)는 항공우주, 국방, 보안 분야의 세계 주요 기업 중 하나로 매출액 138억 유로에 달하며 전 세계적으로 40,000명 이상의 직원을 두고 있습니다.이 회사는 전 세계적으로 항공, 육상, 해상, 우주, 네트워크, 보안, 무인 시스템에 대한 포괄적인 솔루션을 제공합니다.Leonardo의 R&D 투자액은 약 15억 유로(2019년 수익의 11%)로, 항공우주 및 방위 분야 연구 투자 측면에서 유럽 2위, 세계 4위를 차지하고 있습니다.
Leonardo Aerostructures는 Boeing 787 Dreamliner의 부품 44 및 46용 일체형 복합 동체 배럴을 생산합니다.소스 |레오나르도
Leonardo는 항공 구조 부서를 통해 동체와 꼬리를 포함하여 복합 재료와 전통 재료로 만든 대형 구조 부품의 제조 및 조립을 통해 세계 주요 민간 항공기 프로그램을 제공합니다.
Leonardo Aerostructures는 Boeing 787 Dreamliner용 복합 수평 안정 장치를 생산합니다.소스 |레오나르도
복합 재료 측면에서 Leonardo의 항공우주 구조 사업부는 Grottaglie 공장에서 Boeing 787 중앙 동체 섹션 44 및 46용 "원피스 배럴"을 생산하고 Foggia 공장에서 수평 안정 장치를 생산합니다. 이는 787 동체의 약 14%를 차지합니다.%.기타 복합 구조 제품 생산에는 Foggia 공장에서 ATR 및 Airbus A220 상업용 항공기의 후방 날개 제조 및 조립이 포함됩니다.Foggia는 또한 Joint Strike Fighter F-35, Eurofighter Typhoon 전투기, C-27J 군용 수송 항공기 및 Falco 무인 항공기 제품군의 최신 제품인 Falco Xplorer를 포함하여 Boeing 767 및 군사 프로그램용 복합 부품을 생산합니다. 레오나르도에 의해.
"CETMA와 함께 우리는 열가소성 복합재 및 수지 전사 성형(RTM) 분야와 같은 많은 활동을 수행하고 있습니다"라고 Corvaglia는 말했습니다.“우리의 목표는 가능한 한 최단 시간 내에 생산을 위한 R&D 활동을 준비하는 것입니다.우리 부서(R&D 및 IP 관리)에서는 TRL이 낮은 파괴적인 기술도 추구합니다(기술적 준비 수준, 즉, 낮은 TRL은 초기 단계이고 생산과는 거리가 멀음). 세계."
Pappadà는 다음과 같이 덧붙였습니다. “공동 노력 이후 우리는 비용과 환경에 미치는 영향을 줄이기 위해 열심히 노력해 왔습니다.우리는 열가소성 복합재(TPC)가 열경화성 소재에 비해 감소했다는 사실을 발견했습니다.”
Corvaglia는 다음과 같이 지적했습니다. "우리는 Silvio 팀과 함께 이러한 기술을 개발했으며 생산 시 이를 평가하기 위해 몇 가지 자동화된 배터리 프로토타입을 구축했습니다."
"CCM은 우리 공동 노력의 훌륭한 예입니다."라고 Pappadà는 말했습니다.“Leonardo는 열경화성 복합 재료로 만들어진 특정 구성 요소를 확인했습니다.우리는 접합 구조 및 단순한 기하학적 모양과 같이 항공기에서 많은 부품이 있는 위치에 초점을 맞춰 TPC에서 이러한 구성 요소를 제공하는 기술을 함께 탐구했습니다.똑바로.”
CETMA의 연속 압축 성형 생산 라인을 사용하여 제조된 부품입니다.소스 |“CETMA: 이탈리아 복합재료 R&D 혁신”
이어 “저비용, 높은 생산성을 갖춘 새로운 생산기술이 필요하다”고 말했다.그는 과거에는 단일 TPC 부품을 제조하는 과정에서 많은 양의 폐기물이 발생했다고 지적했다.“그래서 우리는 비등온 압축 성형 기술을 기반으로 메시 형태를 제작했지만 폐기물을 줄이기 위해 몇 가지 혁신(특허 출원 중)을 수행했습니다.우리는 이를 위해 완전 자동 장치를 설계했고, 이탈리아 회사가 우리를 위해 그것을 제작했습니다.“
Pappadà에 따르면 이 장치는 Leonardo가 설계한 구성 요소를 "5분마다 하나의 구성 요소로 하루 24시간 작동"할 수 있다고 합니다.그러나 그의 팀은 프리폼을 생산하는 방법을 알아내야 했습니다.그는 “처음에는 평면적층 공정이 필요했다. 당시에는 이것이 병목 현상이었기 때문”이라고 설명했다.“그래서 우리 공정은 블랭크(평평한 라미네이트)로 시작한 다음 이를 적외선(IR) 오븐에서 가열했습니다., 그런 다음 성형을 위해 프레스에 넣습니다.평면 라미네이트는 일반적으로 대형 프레스를 사용하여 생산되며, 이는 4~5시간의 사이클 시간이 필요합니다.우리는 평면 라미네이트를 더 빠르게 생산할 수 있는 새로운 방법을 연구하기로 결정했습니다.따라서 Leonardo에서는 엔지니어의 지원을 받아 CETMA에서 생산성이 높은 CCM 생산 라인을 개발했습니다.1m당 1m 부품의 사이클 시간을 15분으로 줄였습니다.중요한 것은 이것이 연속적인 과정이기 때문에 무제한의 길이를 생산할 수 있다는 것입니다.”
SPARE 프로그레시브 롤 성형 라인의 적외선 열화상 카메라(IRT) 카메라는 CETMA가 생산 공정 중 온도 분포를 이해하고 3D 분석을 생성하여 CCM 개발 공정 중 컴퓨터 모델을 검증하는 데 도움이 됩니다.소스 |“CETMA: 이탈리아 복합재료 R&D 혁신”
하지만 이 신제품은 Xperion(현 XELIS, 독일 마크도르프)이 10년 넘게 사용해 온 CCM과 어떻게 비교됩니까?Pappadà는 “우리는 보이드와 같은 결함을 예측할 수 있는 분석 및 수치 모델을 개발했습니다.”라고 말했습니다.“우리는 매개변수와 매개변수가 품질에 미치는 영향을 이해하기 위해 Leonardo 및 살렌토 대학교(이탈리아 레체)와 협력했습니다.우리는 이러한 모델을 사용하여 두꺼운 두께를 가지면서도 고품질을 달성할 수 있는 새로운 CCM을 개발합니다.이러한 모델을 사용하면 온도와 압력을 최적화할 수 있을 뿐만 아니라 적용 방법도 최적화할 수 있습니다.온도와 압력을 균등하게 분배하는 다양한 기술을 개발할 수 있습니다.그러나 우리는 이러한 요인들이 복합 구조의 기계적 특성과 결함 성장에 미치는 영향을 이해해야 합니다.”
Pappadà는 계속해서 이렇게 말했습니다. “우리 기술은 더욱 유연합니다.마찬가지로 CCM도 20년 전에 개발됐지만 이를 활용하는 소수의 기업이 지식과 전문성을 공유하지 않기 때문에 이에 대한 정보가 없다.그러므로 우리는 복합재료와 가공에 대한 이해를 바탕으로 처음부터 다시 시작해야 합니다.”
Corvaglia는 "우리는 현재 내부 계획을 검토하고 고객과 협력하여 이러한 새로운 기술의 구성 요소를 찾고 있습니다."라고 말했습니다."이러한 부품은 생산을 시작하기 전에 재설계하고 재인증해야 할 수도 있습니다."왜?“목표는 항공기를 최대한 가벼우면서도 경쟁력 있는 가격으로 만드는 것입니다.따라서 두께도 최적화해야 합니다.그러나 하나의 부품으로 무게를 줄일 수 있거나 유사한 모양의 여러 부품을 식별하여 많은 비용을 절약할 수 있다는 것을 알 수 있습니다.”
그는 지금까지 이 기술은 소수의 사람들의 손에 달려 있었다고 반복했습니다.“그러나 우리는 보다 진보된 프레스 성형을 추가하여 이러한 공정을 자동화하는 대체 기술을 개발했습니다.우리는 평평한 라미네이트를 넣은 다음 그 일부를 꺼내서 사용할 준비를 합니다.우리는 부품을 재설계하고 평면 또는 프로파일 부품을 개발하는 과정에 있습니다.CCM의 무대.”
"우리는 이제 CETMA에 매우 유연한 CCM 생산 라인을 보유하게 되었습니다"라고 Pappadà는 말했습니다.“여기서 우리는 복잡한 모양을 얻기 위해 필요에 따라 다양한 압력을 가할 수 있습니다.Leonardo와 함께 개발할 제품 라인은 특정 필수 구성 요소를 충족하는 데 더욱 중점을 둘 것입니다.우리는 더 복잡한 모양 대신에 평면 및 L자형 스트링거에 다양한 CCM 라인을 사용할 수 있다고 믿습니다.이러한 방식으로 현재 복잡한 기하학적 TPC 부품을 생산하는 데 사용되는 대형 프레스에 비해 장비 비용을 낮게 유지할 수 있습니다.”
CETMA는 CCM을 사용하여 탄소 섬유/PEKK 단방향 테이프로 스트링거와 패널을 생산한 다음 이 용골 번들 시연 장치의 유도 용접을 사용하여 EURECAT에서 관리하는 Clean Sky 2 KEELBEMAN 프로젝트에 연결합니다.출처|"열가소성 용골빔 용접 실증기가 실현되었습니다."
"유도 용접은 복합 재료에 매우 흥미롭습니다. 온도를 매우 잘 조정하고 제어할 수 있고, 가열이 매우 빠르며 제어가 매우 정확하기 때문입니다."라고 Pappadà는 말했습니다.“우리는 Leonardo와 함께 TPC 부품을 결합하기 위한 유도 용접을 개발했습니다.그러나 이제 우리는 TPC 테이프의 현장 압착(ISC)을 위해 유도 용접 사용을 고려하고 있습니다.이를 위해 우리는 새로운 탄소섬유 테이프를 개발했는데, 특수 기계를 이용한 유도 용접으로 매우 빠르게 가열할 수 있다.테이프는 상업용 테이프와 동일한 기본 재료를 사용하지만 전자기 가열을 개선하기 위해 구조가 다릅니다.기계적 특성을 최적화하는 동시에 자동화를 통해 비용 효율적이고 효율적으로 처리하는 방법 등 다양한 요구 사항을 충족하기 위한 프로세스도 고려하고 있습니다.”
그는 생산성이 좋은 TPC 테이프로는 ISC를 달성하기 어렵다고 지적했다.“산업 생산에 사용하려면 더 빠르게 가열하고 냉각해야 하며 매우 통제된 방식으로 압력을 가해야 합니다.따라서 우리는 유도 용접을 사용하여 재료가 굳어지는 작은 영역만 가열하고 나머지 라미네이트는 차갑게 유지하기로 결정했습니다.”Pappadà는 조립에 사용되는 유도 용접의 TRL이 더 높다고 말합니다.“
유도 가열을 사용한 현장 통합은 매우 파괴적인 것으로 보입니다. 현재 다른 OEM 또는 계층 공급업체는 이 작업을 공개적으로 수행하고 있지 않습니다.Corvaglia는 "그렇습니다. 이것은 파괴적인 기술일 수 있습니다."라고 말했습니다.“우리는 기계와 재료에 대한 특허를 출원했습니다.우리의 목표는 열경화성 복합재료에 필적하는 제품을 만드는 것입니다.많은 사람들이 AFP(자동 섬유 배치)를 위해 TPC를 사용하려고 시도하지만 두 번째 단계를 결합해야 합니다.형상 측면에서 이는 비용, 사이클 시간 및 부품 크기 측면에서 큰 제한입니다.실제로 우리는 항공우주 부품을 생산하는 방식을 바꿀 수도 있습니다.”
열가소성 수지 외에도 Leonardo는 RTM 기술을 계속 연구하고 있습니다.“이것은 우리가 CETMA와 협력하고 있는 또 다른 분야이며, 기존 기술(이 경우 SQRTM)을 기반으로 한 새로운 개발이 특허를 받았습니다.Radius Engineering(미국 유타주 솔트레이크시티)(SQRTM)에서 처음 개발한 적격 레진 트랜스퍼 성형입니다.Corvaglia는 “이미 검증된 재료를 사용할 수 있는 오토클레이브(OOA) 방법을 갖는 것이 중요합니다.“이를 통해 우리는 잘 알려진 특성과 품질을 지닌 프리프레그를 사용할 수도 있습니다.우리는 이 기술을 사용하여 항공기 창틀에 대한 특허를 설계, 시연 및 신청했습니다.“
코로나19에도 불구하고 CETMA는 여전히 Leonardo 프로그램을 처리하고 있습니다. 여기서는 SQRTM을 사용하여 항공기 창 구조를 만들어 결함 없는 부품을 만들고 기존 RTM 기술에 비해 사전 성형 속도를 높이는 방법을 보여줍니다.따라서 Leonardo는 추가 처리 없이 복잡한 금속 부품을 메쉬 복합 부품으로 교체할 수 있습니다.소스 |CETMA, 레오나르도.
Pappadà는 “이것 역시 오래된 기술이지만 온라인에 접속하면 이 기술에 대한 정보를 찾을 수 없습니다.”라고 지적했습니다.다시 한번, 우리는 분석 모델을 사용하여 공정 매개변수를 예측하고 최적화하고 있습니다.이 기술을 사용하면 건조 영역이나 수지 축적이 없고 다공성이 거의 없는 우수한 수지 분포를 얻을 수 있습니다.섬유 함량을 조절할 수 있기 때문에 매우 높은 구조적 특성을 생산할 수 있으며, 이 기술을 사용하여 복잡한 형상을 생산할 수 있습니다.오토클레이브 경화 요건을 충족하는 동일한 재료를 사용하지만 OOA 방식을 사용하지만, 사이클 시간을 몇 분으로 단축하기 위해 빠른 경화 수지를 사용하기로 결정할 수도 있습니다.“
"현재의 프리프레그를 사용하더라도 경화 시간을 단축했습니다."라고 Corvaglia는 말했습니다.“예를 들어 일반적인 오토클레이브 주기가 8~10시간인 것에 비해 창틀과 같은 부품의 경우 SQRTM을 3~4시간 동안 사용할 수 있습니다.열과 압력이 부품에 직접 가해지며 가열 질량이 적습니다.또한, 오토클레이브 내 액상 수지의 가열은 공기보다 빠르며, 부품의 품질도 우수하여 특히 복잡한 형상에 유리합니다.진공 백이 아닌 공구가 Control it에 있기 때문에 재작업이 필요 없고 보이드가 거의 없으며 표면 품질이 뛰어납니다.
Leonardo는 혁신을 위해 다양한 기술을 사용하고 있습니다.기술의 급속한 발전으로 인해, 기존 제품이 이미 보유하고 있는 점진적(단기) 개발 역량을 뛰어넘는 미래 제품에 필요한 신기술 개발을 위해서는 고위험 R&D(낮은 TRL)에 대한 투자가 필수적이라고 판단하고 있습니다. .Leonardo의 2030 R&D 마스터 플랜은 이러한 단기 전략과 장기 전략의 조합을 결합하여 지속 가능하고 경쟁력 있는 기업을 위한 통일된 비전입니다.
이 계획의 일환으로 R&D 및 혁신을 전담하는 국제 기업 R&D 연구소 네트워크인 Leonardo Labs를 출범시킬 예정입니다.2020년까지 회사는 밀라노, 토리노, 제노아, 로마, 나폴리, 타란토에 최초의 6개 레오나르도 연구소 개설을 목표로 하고 있으며, 다음 분야의 기술을 갖춘 68명의 연구원(레오나르도 연구원)을 모집하고 있습니다. 인공지능 직위, 빅데이터 분석 15개, 고성능컴퓨팅 6개, 항공플랫폼 전동화 4개, 재료 및 구조 5개, 양자기술 2개 등이다.레오나르도 연구소는 혁신포스트이자 레오나르도 미래기술의 창조자 역할을 하게 될 것입니다.
항공기에서 상용화된 레오나르도의 기술이 육상 및 해상 부문에도 적용될 수 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다.Leonardo와 복합 재료에 대한 잠재적인 영향에 대한 추가 업데이트를 계속 지켜봐 주시기 바랍니다.
매트릭스는 섬유 강화 재료를 결합하고 복합 구성 요소에 모양을 부여하며 표면 품질을 결정합니다.복합 매트릭스는 폴리머, 세라믹, 금속 또는 탄소일 수 있습니다.선택안내입니다.
복합재 응용 분야의 경우 이러한 중공 미세 구조는 많은 양을 가벼운 무게로 대체하고 처리량과 제품 품질을 향상시킵니다.
게시 시간: 2021년 2월 9일