Өрүлгөн лентаны, ашыкча калыптандырууну жана форманы бекитүүнү айкалыштыруу менен, герон бир бөлүктөн турган, жогорку моменттүү тиштүү валдарды кеңири колдонуу үчүн демонстрант катары чыгарат.
Бирдиктештирилген композиттик тиштүү механизм.Herone өрүлгөн термопластикалык композициялык препрег тасмаларды преформалар катары колдонот, бул процесс үчүн дөңгөлөктүн ламинаттын консолидациялоо жана тиштүү дөңгөлөктөр сыяктуу функционалдык элементтерди калыптандыруу, салмагын, бөлүктөрүнүн санын, чогултуу убактысын жана наркын азайтуучу бирдиктүү структураларды чыгарат.Бардык сүрөттөр үчүн булак |баатыр
Учурдагы божомолдор жакынкы 20 жылдын ичинде коммерциялык учактар паркын эки эсеге көбөйтүүнү талап кылат.Муну канааттандыруу үчүн, 2019-жылы композиттик интенсивдүү кең корпустуу учактар үчүн өндүрүштүн ылдамдыгы OEM үчүн айына 10дон 14кө чейин өзгөрөт, ал эми тар корпустар бир OEM үчүн айына 60ка чейин өскөн.Айрыкча Airbus жеткирүүчүлөр менен A320дагы салттуу, бирок көп убакытты талап кылган кол коюуга чейинки бөлүктөрүн тезирээк, 20 мүнөттүк циклдик процесстер аркылуу жасалган тетиктерге которуу үчүн иштеп жатат, мисалы, жогорку басымдагы чайырды калыптандыруу (HP-RTM), ошону менен бөлүккө жардам берет. жеткирүүчүлөр айына 100 учакты көздөй дагы бир түрткү берет.Ошол эле учурда, өнүгүп келе жаткан шаардык аба мобилдүүлүгү жана транспорт рыногу жылына 3,000 электрдик тик учуп-конуучу (EVTOL) учактарына муктаждыкты болжолдоодо (айына 250).
"Өнөр жай өндүрүшүнүн автоматташтырылган технологияларын талап кылат, алар ошондой эле термопластикалык композиттер сунуш кылган функцияларды интеграциялоого мүмкүндүк берет", - дейт Дэниел Барфус, Herone (Дрезден, Германия), композиттик технология жана тетиктерди өндүрүү боюнча тең негиздөөчүсү жана башкаруучу өнөктөшү полифениленсульфидден (PPS) полиэтеретеркетонго (PEEK), полиэтеркетонкетонго (PEKK) жана полиарилетеркетонго (PAEK) чейин жогорку натыйжалуу термопластикалык матрицалык материалдарды колдонгон фирма."Биздин негизги максатыбыз - термопластикалык композиттердин (TPCs) жогорку өндүрүмдүүлүгүн арзан баада айкалыштыруу, сериялык өндүрүштүн кеңири түрлөрү жана жаңы колдонмолор үчүн ылайыкташтырылган тетиктерди иштетүү", - деп кошумчалайт герондун экинчи негиздөөчүсү жана башкаруучусу доктор Кристиан Гартаус. өнөктөш.
Буга жетүү үчүн компания толугу менен сиңирилген, үзгүлтүксүз була ленталарынан баштап, бул ленталарды өрүп, көңдөй preform “organoTube” түзүү жана organoTubes өзгөрүлмө кесилиштери жана формалары бар профилдерге бириктирүү менен жаңы ыкманы иштеп чыкты.Процесстин кийинки баскычында ал композиттик тиштүү дөңгөлөктөр сыяктуу функционалдык элементтерди жетектөөчү валдарга, түтүктөргө акыркы арматура же жүктү өткөрүп берүүчү элементтерди чыңалуу-кысуу таянычтарына интеграциялоо үчүн TPCтердин ширетүүчүлүгүн жана термоформалуулугун колдонот.Барфус кошумчалайт, гибриддик калыптандыруу процессин колдонуу мүмкүнчүлүгү бар — кетон матрицасын камсыздоочу Victrex (Кливлейс, Ланкашир, Улуу Британия) жана тетиктерди жеткирүүчү Tri-Mack (Бристол, RI, АКШ) тарабынан иштелип чыккан, ал профилдер үчүн эритиндин температурасы төмөн PAEK лентасын колдонот. жана PEEK ашыкча калыптандыруу үчүн, бул бириктирилген, бир материалды бириктирүүгө мүмкүндүк берет ("Ашыкча калыптандыруу PEEKтин композиттердеги спектрин кеңейтет" караңыз)."Биздин адаптациябыз геометриялык форманы бекитүүгө да мүмкүндүк берет", - деп кошумчалайт ал, "бул дагы жогорку жүктөргө туруштук бере ала турган интеграцияланган структураларды чыгарат".
Герон процесси толугу менен сиңирилген көмүртек буласы менен бекемделген термопластикалык ленталардан башталат, алар organoTubes менен өрүлгөн жана консолидацияланган."Биз бул organoTubes менен 10 жыл мурун иштей баштаганбыз, авиация үчүн композиттик гидравликалык түтүктөрдү иштеп чыктык" дейт Гартаус.Ал эки учактын гидравликалык түтүктөрү бирдей геометрияга ээ болбогондуктан, учурдагы технологияны колдонуу менен ар бирине бир калып керек деп түшүндүрөт.«Бизге түтүктүн жекече геометриясына жетүү үчүн кайра иштетилүүчү түтүк керек болчу.Ошентип, идея үзгүлтүксүз курама профилдерди жасап, андан кийин CNC аларды керектүү геометрияларга бүгүү болчу.
2-сүрөт Өрүлгөн препрег ленталары герондун инъекциясын түзүү процесси үчүн organoTubes деп аталган тор формадагы преформаларды берет жана ар кандай формаларды чыгарууга мүмкүндүк берет.
Бул Sigma Precision Components (Хинкли, Улуу Британия) жасап жаткан нерсеге окшош угулат ("Композиттик түтүктөр менен аэромобилдерди оңдоо" караңыз) көмүртек буласы/PEEK кыймылдаткычы менен."Алар окшош бөлүктөрдү карап жатышат, бирок башка консолидация ыкмасын колдонушат" деп түшүндүрөт Гартаус."Биздин мамилебиз менен биз аэрокосмостук структуралар үчүн 2% дан азыраак көзөнөктүүлүк сыяктуу өндүрүмдүүлүктү жогорулатуу мүмкүнчүлүгүн көрүп жатабыз."
Гартаустун кандидаты.ILK диссертациясында өрүлгөн түтүктөрдү өндүрүү үчүн үзгүлтүксүз термопластикалык композиттик (TPC) пултрузияны колдонуу менен изилденген, натыйжада TPC түтүктөрү жана профилдери үчүн патенттелген үзгүлтүксүз өндүрүш процесси пайда болгон.Бирок, азырынча, Herone үзгүлтүксүз калыптандыруу жараянын колдонуу менен авиация жеткирүүчүлөр жана кардарлар менен иштөөнү тандап алды."Бул бизге ар кандай фигураларды, анын ичинде ийри профилдерди жана ар кандай кесилиши барларды жасоого, ошондой эле жергиликтүү тактарды жана катмарларды түшүрүүгө эркиндик берет" деп түшүндүрөт ал.«Биз жергиликтүү патчтарды интеграциялоо процессин автоматташтыруу жана андан кийин аларды композиттик профил менен консолидациялоо боюнча иштеп жатабыз.Негизинен, жалпак ламинаттарды жана кабыктарды жасоого мүмкүн болгон нерселердин бардыгын биз түтүктөр жана профилдер үчүн жасай алабыз.
Бул TPC көңдөй профилдерин жасоо чындыгында эң оор кыйынчылыктардын бири болгон, дейт Гартаус.«Силикон табарсык менен штамп түзүүнү же үрпөөнү колдоно албайсыз;ошондуктан жаңы процессти иштеп чыгууга туура келди».Бирок бул процесс өтө жогорку өндүрүмдүүлүктү жана ыңгайлаштырылган түтүк жана валга негизделген тетиктерди жасоого мүмкүндүк берет, деп белгилейт ал.Ал ошондой эле Victrex иштеп чыккан гибриддик форманы колдонууга мүмкүнчүлүк берди, мында эритмелердин төмөнкү температурадагы PAEK PEEK менен ашыкча калыпка салынып, орган баракты жана инъекциялык форманы бир кадамда бириктирет.
OrganoTube өрүлгөн скотч преформаларын колдонуунун дагы бир көрүнүктүү жагы, алар өтө аз калдыктарды чыгарат."Өрүм менен бизде 2% га жетпеген калдыктар бар жана бул TPC лентасы болгондуктан, биз бул аз өлчөмдөгү калдыктарды кайра калыпка келтирип, материалды колдонуу ченди 100% га чейин колдоно алабыз", - деп баса белгилейт Гартаус.
Барфус менен Гартаус ТУ Дрездендеги Жеңил инженерия жана полимердик технологиялар институтунун (ILK) изилдөөчүлөрү болуп иштеп баштаган."Бул композиттер жана гибриддик жеңил конструкциялар боюнча эң ири европалык институттардын бири" деп белгилейт Барфус.Ал Гартаус экөө ал жерде дээрлик 10 жыл бою бир катар иштеп чыгуулар, анын ичинде үзгүлтүксүз TPC пултрузиясы жана кошулуунун ар кандай түрлөрү боюнча иштешкен.Бул иш акыры азыркы герон TPC процессинин технологиясына кошулду.
"Андан кийин биз Германиянын EXIST программасына кайрылдык, ал мындай технологияны өнөр жайга өткөрүп берүүгө багытталган жана жыл сайын изилдөөлөрдүн кеңири спектринде 40-60 долбоорду каржылайт", - дейт Барфус."Биз капиталдык жабдууларды, төрт кызматкерди жана масштабды кеңейтүүнүн кийинки кадамы үчүн инвестиция алдык."Алар 2018-жылдын май айында JEC World көргөзмөсүнөн кийин баатырларды түзүшкөн.
JEC World 2019 боюнча, герон бир катар демонстрациялык бөлүктөрдү, анын ичинде жеңил, жогорку моменттүү, интеграцияланган тиштүү жетек же тиштүү валды чыгарды."Биз бөлүккө талап кылынган бурчтарда өрүлгөн көмүртек була / PAEK лентасын органoTube колдонобуз жана аны түтүккө бириктиребиз", - деп түшүндүрөт Барфус."Андан кийин биз түтүктү 200 ° Cге алдын ала ысытып, аны 380 ° C температурада кыска көмүртек буласы менен бекемделген PEEK инъекциясы аркылуу жасалган тиштүү тиш менен калыптайбыз."Ашыкча калыптоо Autodesk (Сан Рафаэль, Калифорния, АКШ) тарабынан Moldflow Insight аркылуу моделдешти.Көктү толтуруу убактысы 40,5 секундага чейин оптималдаштырылган жана Arburg (Лоссбург, Германия) ALLROUNDER инжектордук формалоочу машинанын жардамы менен жетишилген.
Бул ашыкча калыптандыруу монтаждоо чыгымдарын, өндүрүш кадамдарын жана логистиканы азайтпастан, ошондой эле өндүрүмдүүлүктү жогорулатат.PAEK валынын эрүү температурасы менен ашыкча калыптанган PEEK тиштеринин ортосундагы 40°C айырма молекулярдык деңгээлде экөөнүн ортосунда эритиндик байланышты камсыз кылат.Кошулуу механизминин экинчи түрү, форманы бекитүү, форманы бекитүүчү контурду түзүү үчүн ашыкча калыптоо учурунда валды бир эле учурда термоформалоо үчүн инъекциялык басымдын жардамы менен ишке ашат.Муну төмөндөгү 1-сүрөттө “сайма түзүүчү” катары көрүүгө болот.Ал геометриялык кулпу формасына алып келген жылмакай тегерек кесилишине каршы тиштүү бириктирилген толкундуу же синусоиддик айлананы түзөт.Бул тестирлөөдө көрсөтүлгөндөй, интегралдык редуктордун күчүн дагы жогорулатат (төмөнкү оң жактагы графикти караңыз). Сүрөт.1. Victrex жана ILK менен биргеликте иштелип чыккан герон интегралдык тиштүү валда форманы бекитүүчү контурду түзүү үчүн overmolding учурунда инъекциялык басымды колдонот (жогорку). форманы бекитпестен ашыкча калыптанган тиштүү жетек валына караганда жогорку моментти кармап туруу (графиктеги кара ийри сызык).
"Көптөгөн адамдар ашыкча калыптандырууда эритинди бириктирүүгө жетишүүдө, - дейт Гартаус, - жана башкалар композиттерде форманы бекитүүнү колдонушат, бирок эң негизгиси экөөнү тең автоматташтырылган бир процесске айкалыштыруу."Ал 1-сүрөттөгү сыноонун натыйжалары үчүн тиштүү механизмдин огу да, толук айланасы да өзүнчө кысылып, андан кийин кесүү жүктөө үчүн айландырылганын түшүндүрөт.Графиктеги биринчи мүчүлүштүктөр тегерекче менен белгиленет, бул форма кулпусу жок ашыкча калыптанган PEEK тиштүү тиштери үчүн.Экинчи мүчүлүштүк жылдызга окшош бүктөлгөн тегерекче менен белгиленет, бул форма кулпусу менен ашыкча калыптанган тиштүү механизмдин сыналышын көрсөтөт."Мындай учурда, сизде бирдиктүү жана форма менен кулпуланган биригүү бар, - дейт Гартаус, - жана сиз моменттин жүгүн дээрлик 44% га жогорулатасыз."Анын айтымында, азыр кыйынчылык - бул тиштүү вал иштебей калганга чейин көтөрө турган моментти андан ары жогорулатуу үчүн, жүктү мурунку этапта кабыл алуу үчүн форманы бекитүү.
Герон инъекцияны түзүү менен жетише турган контурду бекитүүдөгү маанилүү жагдай - бул толугу менен жеке бөлүккө ылайыкташтырылган жана ал бөлүк жүк көтөрүүгө туруштук бериши керек.Мисалы, тиштүү валда форманы бекитүү тегерек, ал эми төмөндөгү чыңалуу-кысуу таянычтарында ал октук."Ошондуктан биз иштеп чыккан нерсе - кененирээк мамиле", - дейт Гартаус."Функцияларды жана бөлүктөрдү кантип интеграциялоо жеке колдонууга жараша болот, бирок биз муну канчалык көп жасай алсак, ошончолук салмакты жана чыгымды үнөмдөй алабыз."
Ошондой эле, тиштүү дөңгөлөктөр сыяктуу overmolded функционалдык элементтерде колдонулган кыска жипчеден бекемделген кетон сонун эскирүүчү беттерди камсыз кылат.Victrex муну далилдеди жана чындыгында бул чындыкты өзүнүн PEEK жана PAEK материалдары үчүн сатат.
Барфус белгилегендей, аэрокосмостук категорияда 2019-жылы JEC World Innovation Award менен таанылган интеграцияланган тиштүү вал "бир эле колдонууга багытталган процесс эмес, биздин мамилебиздин демонстрациясы.Биз өндүрүштү канчалык иретке келтирип, функцияланган, интеграцияланган структураларды өндүрүү үчүн TPCлердин касиеттерин пайдалана аларыбызды изилдегибиз келди.Учурда компания тирөөч сыяктуу тиркемелерде колдонулган чыңалуу-кысуу таякчаларын оптималдаштырууда.
3-сүрөт. Чыңалуу-кысуу strutsInjection-түзүү струттарга чейин узартылат, мында герон бириктирүү күчүн жогорулатуу үчүн октук форма-кулпулоону колдонуу менен бөлүктүн структурасына металл жүк өткөрүүчү элементти ашыкча калыпка салат.
Тартуу-кысуу тирөөчтөрүнүн функционалдык элементи металл айрыга жана андан композиттүү түтүккө жүктөрдү өткөрүүчү металл интерфейс бөлүгү (төмөндөгү сүрөттү караңыз).Injection-түзүүчү металлдык жүк киргизүү элементин курама таяныч корпусуна интеграциялоо үчүн колдонулат.
"Биз берген негизги пайда тетиктердин санын азайтуу болуп саналат", деп белгилейт ал.«Бул чарчоону жеңилдетет, бул учактын тирөөчтөрүн колдонуу үчүн чоң көйгөй.Форма-кулпу мурунтан эле пластик же металл кыстармалары бар термосеттик композиттерде колдонулат, бирок бирдиктүү байланыш жок, андыктан бөлүктөрдүн ортосунда бир аз кыймылды ала аласыз.Бирок биздин мамилебиз мындай кыймылсыз бирдиктүү структураны камсыздайт».
Garthaus бул бөлүктөр үчүн дагы бир кыйынчылык катары зыян чыдамдуулук келтирет."Сиз таянычтарга тийип, андан кийин чарчоо тестин жасашыңыз керек" деп түшүндүрөт ал."Биз жогорку өндүрүмдүү термопластикалык матрицалык материалдарды колдонуп жаткандыктан, термосеттерге караганда 40% көбүрөөк зыянга толеранттуулукка жетише алабыз, ошондой эле чарчоо жүктөө менен таасирден пайда болгон микро жаракалар азыраак өсөт."
Демонстрациялык трюктар металл кошумчаны көрсөтсө дагы, герон учурда композиттик струнтура корпусу менен жүктү киргизүү элементинин ортосунда бириккен байланышты камсыз кылган толук термопластикалык чечимди иштеп чыгууда."Биз мүмкүн болгондо, биз көмүртек, айнек, үзгүлтүксүз жана кыска була, анын ичинде жипче бекемдөө түрүн өзгөртүү менен бардык-композиттик жана касиеттерин тууралоо үчүн артык көрүшөт" Garthaus дейт.«Ушундай жол менен биз татаалдыкты жана интерфейс көйгөйлөрүн азайтабыз.Мисалы, бизде термосеталарды жана термопластикаларды айкалыштырууга караганда бир топ азыраак көйгөйлөр бар».Кошумчалай кетсек, PAEK жана PEEK ортосундагы байланыш Tri-Mack тарабынан сыналып, натыйжалар анын бир багыттуу CF/PAEK ламинатынын 85% бекемдигин жана өнөр жай стандартындагы эпоксиддүү пленканы колдонгон жабышчаак байланыштардан эки эсе күчтүү экенин көрсөткөн.
Барфустун айтымында, азыр герондо тогуз кызматкер бар жана технологияны өнүктүрүү боюнча камсыздоочудан авиациялык тетиктерди берүүчүгө өтүп жатат.Анын кийинки чоң кадамы Дрездендеги жаңы заводду өнүктүрүү болуп саналат."2020-жылдын аягына чейин биз биринчи сериядагы тетиктерди чыгарган пилоттук заводго ээ болобуз" дейт ал."Биз авиациялык OEM жана негизги 1-даражадагы жеткирүүчүлөр менен иштеп жатабыз, көптөгөн ар кандай тиркемелер үчүн дизайндарды көрсөтүп жатабыз."
Компания ошондой эле eVTOL жеткирүүчүлөрү жана АКШдагы ар кандай кызматташтары менен иштешет Баатыр авиациялык тиркемелерди жетилген сайын, ал жарганаттар жана велосипед тетиктерин камтыган спорттук товарларды колдонуу менен өндүрүш тажрыйбасына ээ болууда."Биздин технология өндүрүмдүүлүгү, цикл убактысы жана наркы боюнча артыкчылыктары бар татаал тетиктердин кеңири спектрин чыгара алат" дейт Гартаус.«Биздин PEEK колдонуу циклинин убактысы 20 мүнөттү түзөт, ал эми автоклавда айыктырылган препрег менен 240 мүнөт.Биз мүмкүнчүлүктөрдүн кеңири чөйрөсүн көрүп жатабыз, бирок азыр биздин көңүл биринчи колдонмолорубузду өндүрүшкө киргизүүгө жана рынокко мындай тетиктердин баалуулугун көрсөтүүгө багытталган.
Herone ошондой эле Carbon Fiber 2019 көргөзмөсүндө тартуулайт. Иш-чара тууралуу көбүрөөк маалымат алыңыз carbonfiberevent.com.
Салттуу кол коюуну оптималдаштырууга багытталган, нацеллаларды жана түртүүчү реверсерлерди өндүрүүчүлөр келечекте автоматташтыруу жана жабык формада колдонууга көңүл бурушат.
Учак курал системасы кысуу калыптандыруунун натыйжалуулугу менен көмүртек / эпоксиддин жогорку натыйжалуулугун алат.
Композиттердин айлана-чөйрөгө тийгизген таасирин эсептөө ыкмалары бирдей шартта салттуу материалдар менен маалыматтарга негизделген салыштырууларды жүргүзүүгө мүмкүндүк берет.
Билдирүү убактысы: 19-август-2019