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技术ℱ整体复合材料结构制造技术

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先进飞机为获得最好的结构性能和经济效益,在结构设计中不断追求高减重、低成本和长寿命的目标,为此,新一代飞机结构的整体化大幅提升:将十几个零件甚至几十个零件集成为尺寸从十几米到几十米的整体结构,尽量减少由于连接所付出的重量、连接所引起的应力集中以及众多中小零件制造、装配所需的工时和工装,以降低 制造和维护成本。因此复合材料整体化结构的应用已成为新一代飞机结构的发展方向。


1整体结构固化成形技术


大型飞机复合材料壁板固化成形技术


空客A350XWB 复合材料机翼“T”形加筋壁板(见图3)和波音787复合材料机翼采用“工”字型加筋壁板等。大型飞机复合材料机翼壁板的制造:固化成形方式,考虑到经济性和质量可靠性一般采用筋条和蒙皮进行胶接共固化,也有采用共固化和二次胶接的成形方式;蒙皮铺层采用自动铺带技术;长桁组装采用精确的定位技术;固化模具结构设计,重点考虑温度场的均匀性及热膨胀的影响,模具材料一般为殷瓦钢。




复合材料多墙盒段固化成形技术


(1)带工字型墙的多墙盒段的成形固化工艺


带工字型墙的多墙盒段的成形可采用整体共固化工艺、胶接共固化工艺或二次胶接工艺。铺层单元的划分和芯模设计除考虑铺层的可行性、工装装卸方便、固化过程施压均匀外还应满足成形后结构筋条顶部外形的协调性和尺寸的精准。产品生产中上、下模合模及芯模位置控制是固化或胶接质量及外形精度的重要保证,参见图4。




(2)带π 筋条的多墙盒段的成形固化工艺


带π 筋条的蒙皮壁板和复合材料墙(蜂窝或泡沫夹层壁板等)分别进行共固化成形后,在两块壁板π结构内涂上糊状胶,与墙先后组装,再固化成形(图5)。该方案模具设计和装配工装设计是保证上下壁板π 筋条位置的精确对应的关键。所采用的胶粘剂的流动性及固化温度有特定要求。




2主承力整体构件自动化制造技术


国外采用的自动化制造技术主要有自动铺带、丝束自动铺放等技术,是大型复合材料壁板及复合材料机身筒体制造的唯一手段,并显著提高了复合材料生产效率和制件内部质量,降低了成本,使复合材料性能最优化和低成本并存成为可能。图6 表征了自动铺带及丝束自动铺放技术的应用和发展情况。




自动铺带技


自动铺带技术可以实现预浸带裁剪、定位、铺叠、辊压等工序连续自动完成。广泛应用于中小曲率的大型壁板构件的铺层,与手工铺放相比,质量稳定,制造成本降低30%~50%。


自动铺带技术在欧美已经成熟,铺带机机械系统、CAD/CAM 软件、铺放工艺技术大规模应用于航空复合材料结构件的制造,B1、B2 轰炸机,NavyA6 轰炸机,F-22 战斗机和波音787、777 飞机,A380 和A400M 等飞机的机翼蒙皮,以及C-17 运输机、A330、A340 的水平安定面蒙皮和一些飞机的中央翼盒及机翼大梁等均采用了自动铺带技术制造,见图7。




自动丝束铺放技术


自动铺丝技术克服了缠绕工艺难以解决的架桥、滑移以及自动铺带在铺叠带台阶的翼面、小曲率半径的凹面难以解决的瓶颈问题,可以实现复杂形状整体结构件三维轨迹的连续丝束铺放,可以根据运行轨迹的铺覆宽度自适应地调整丝束宽度,实现带凸面、凹面及台阶、变厚、拐角等复杂内型曲面结构的铺放。


国外自动铺丝设备有2 种结构,立式结构和卧式结构。卧式结构更适用于封闭的筒体复合材料构件的铺叠, 立式结构更适合于大型机身类壁板复合材料构件的铺叠。


自动铺丝技术在航空领域具有代表性的应用有:V-22 飞机的后机身、F-22 和F35 复合材料S 形进气道、波音787 的机身段、A380 后机身,如图8 所示。




3次承力整体结构件制造技术


复合材料结构液体成形方法主要应用于除机翼主承力翼面、机身主承力筒体外的复杂、次承力整体结构成型。液体成形技术主要包括预制体制备和RTM、RFI 及VARI 树脂转移技术。


预制体制备缝合技术


预制体制备技术指采用织物缝合的方法制成零件结构的骨架的技术。预制体制备是液体转移成形技术的关键环节。缝合预制体采用缝纫机对铺贴好的织物进行缝合,增强织物的纵向连接,满足复合材料抗冲击的要求,采用缝纫的方法连接各零件的叠层块,形成结构的预制体。


缝合设备的选用:对于平板件和曲率小的结构件采用龙门式缝合设备;对于带有复杂外形的结构件采用机械手缝合设备。


RTM 成形技术


RTM 成形方法即树脂转移模塑成形方法:在模具型腔内铺放纤维增强预成形体,抽真空排除预成形体和模腔内的气体,应用压力将树脂注入到闭合的模腔内,直至整个型腔内的纤维增强预成形体完全被浸润,最后进行固化。RTM 技术已广泛应用于次承力整体结构,如垂尾级整体结构制造(图9)。




VARI 成形技术


VARI(真空辅助树脂渗透成形)技术是在RTM 成形工艺的基础上发展起来的另一种成形技术。旨在对预制体件在真空环境下脱气,并实现树脂的流动和对纤维的渗透。通过溢出多余的树脂控制树脂含量,并带走树脂中裹入的气泡,最后在室温或加热条件下进行固化成形。VARI 成形复合材料结构件空隙含量一般比层压板结构件孔隙率低。


VARI 成形工艺由于树脂的流动仅靠真空牵引远远小于RTM 的注射压力,因此成形时,要求树脂粘度更低,流动路径更短。适用于制造室温和中温成形的特大型复合材料构件,图10 为VARI 成形技术的典型应用。




RFI 成形技术


RFI 成形工艺即树脂膜渗透成形,是复合材料液体成形工艺的一种。其主要原理是在预制体与模具之间按结构的要求铺设树脂膜,固化过程中树脂膜受热熔化,在真空及压力作用下树脂液体渗透到预制体相应部位并完成固化成形。RFI 技术已用于A380 的机翼后缘和后压力隔框,波音787 机身的大部分隔框等飞机结构。


来源:刘善国,原文标题是国外飞机先进复合材料技术,2014年发表于《航空制造技术》。


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来源:碳纤维生产技术
复合材料航空材料控制模具曲面
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-09-02
最近编辑:13天前
碳纤维生产技术
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智驾·安行·轻胜未来ℱ康得复材、康得新汽车整体解决方案北京车展盛大发布

本文摘要:(由ai生成)第十五届北京车展上,康得复材发布“智驾·安行·轻胜未来”汽车整体解决方案,为多家车企提供碳纤维汽车轻量化服务。康得集团董事长钟玉表示,将助力汽车轻量化、智能化,推动中国汽车工业发展。蔚来汽车、北汽集团等合作伙伴对康得集团表示支持,并期待未来合作。 第十五届北京车展在万众期待中拉开大幕,174台新能源车的集体亮相成为此次车展最大看点,智能网联汽车摩拳擦掌,车企间的“连横”,厂商与零部件供应商、科技公司的“合纵”,亮点纷呈,加速“定义汽车新生活”。 作为整车馆里仅有的一家碳纤维汽车轻量化整体解决方案提供商,康得复材为本届车展上的北汽股份,北汽越野车,北汽新能源,蔚来汽车,上汽集团,观致汽车,长安汽车,华晨汽车,吉利汽车,长城汽车,东风汽车,威马汽车等车企提供专业汽车解决方案。 4月26日上午,康得复材、康得新“智驾·安行·轻胜未来”汽车整体解决方案盛大发布,以汽车轻量化、智能化、低碳安全整体解决方案为新能源汽车高歌猛进注入强劲动力。 北汽集团董事长徐和谊,蔚来汽车联合创始人、执行副总裁郑显聪,中国商飞原党委书记肖云、北汽新能源党委副书记连庆锋,吉利飞行汽车总监廖运武,康得、康得新、康得复材董事长钟玉,康得复材总裁谢富原,康得集团碳纤维事业部总经理张保平,康得复材副总裁何鹏,康得新雷丁欧洲汽车设计中心联合总裁Robert Maier,康得新欧洲复合材料研发中心研发总监Thomas Staffenberger,以及来自国内外品牌车企、复合材料行业顶级专家、业内合作伙伴、投资人及国内主流媒体出席活动。 (左起:康得新雷丁欧洲汽车设计中心联合总裁Robert Maier,吉利飞行汽车总监廖运武,康得集团碳纤维事业部总经理张保平,蔚来汽车蔚来联合创始人、执行副总裁郑显聪,康得、康得新、康得复材董事长钟玉,北汽集团董事长徐和谊,康得复材总裁谢富原,中国商飞原党委书记肖云,北汽新能源党委副书记连庆锋,康得复材副总裁何鹏) 钟玉董事长首先发表致辞,他讲道,今天我们齐聚一堂,向大家介绍康得、康得新、中安信、康得复材,我们一直在努力,在进步,在创新,致力于通过自主创新,整合全球资源打造世界级的平台企业。 历经多年发展,我们打造了完全具有自主知识产权、全球领先的碳纤维轻量化平台企业。中安信实现了中国碳纤维40年跨越,实现了T700、T800、T1000级的规模量产,生产线规模全球最大,单线5100吨原丝,1700吨碳丝,从2016年投产到现在稳定量产,实现高端化,为汽车轻量化、商飞大飞机材料进口替代提供了重要保证。 我们实现了平台化,康得复材已成为全球规模最大的完全智能化、自动化的碳纤维复合材料制造工厂,我们与慕尼黑工大建立欧洲复合材料研发中心,得到中德两国政府和总理的高度关注和支持,这是全球唯一一个工业级的碳纤维复合材料研发中心,能够直接做汽车部件与飞机部件,完全具有高度自动化水平。我们与全球唯一具有批量化汽车碳纤维设计经验的雷丁共同合资建立设计中心,成为全球领先、规模最大的汽车轻量化解决方案提供商,与宝马、奔驰、奥迪、丰田、尼桑、北汽、长安、蔚来等国内外近60家车厂展开合作。尤其北汽,去年中国第一辆采用碳纤维的汽车是北汽BJ80,这辆车参加了香港回归的检阅和军演的检阅,这辆车的前机盖采用康得复材的碳纤维。 我们实现了规模化。在荣成建立年产6.6万吨的碳纤维企业,预计2023年达产,为了支持汽车产业发展,成本是关键,所以我们今年会新建两条年产2500吨碳纤维的50K的大丝束生产线来降低成本,在明年一季度投产。 我们与北汽在常州建设年产600万件的碳纤维部件生产基地,以满足北汽、麦格纳、蔚来、长安等车企在华东区域的碳纤维汽车部件需求,未来还会与东风在武汉,与长安在重庆,与广汽在华南,进行碳纤维汽车部件布局。到2025年,形成整个1800万件的生产能力,同时开始进军航空复材,跟中国商飞做配套,目前已经与意大利第一大航空企业——LEONARDO公司正式签定合资协议,在张家港建设,未来为一百架飞机做机身配套,该项目今年8月份正式开工建设,2019年投入生产。 同时我们持续在技术上、工艺上进行研发,目标到2020年碳纤维车身与铝车身同价,全面支持汽车轻量化走向未来。 康得新凭借高分子材料全球领先优势,为新能源汽车提供更多解决方案,比如胶黏带,我们和全球顶级的企业合资生产,提供汽车胶黏带;提供安全隔热膜、汽车外装饰膜、内装饰膜,来实现轻量化、低碳化;此外,还提供触控屏,AR HUD,智慧窗膜等智能显示产品以及智慧云店,这些为车厂提供总体解决方案。 中国汽车已经成为全球最大的制造国、最大的生产国,新能源电动车以及汽车轻量化必将引领全球,我们正迈向新征程,康得集团正以持续的研发能力、生产能力来整合全球资源,支持各个企业去领军全球,为中国制造2025做贡献。 蔚来汽车联合创始人郑显聪在致辞中讲道,康得集团的发展对中国整个汽车行业意义非常重大,每次来康得展台就像回到家一样。轻量化是汽车产业未来追求的目标,也是我们做新能源车非常重要的节点。康得复材在这方面研发投入之大,到目前为止进行的非常顺利,非常成功。特别是蔚来在新车型方面已经开始运用了康得复材部件,接下来还会在电子领域、智能领域有更多合作。 蔚来与康得不仅是基于中国的伙伴关系,更是基于整个工业4.0的创新合作伙伴关系,在欧洲、在美国等全球布局都有很多合作机会,现在我提议所有蔚来同仁站起来,给钟总加油鼓劲儿,希望康得大展前程,未来一切美好、顺利;希望我们的合作细水长流、源远流长。 郑显聪副总裁赠送钟玉董事长蔚来汽车模型 北汽集团董事长徐和谊在致辞中表示,非常荣幸受钟总的邀请参加康得的发布会,北汽集团和康得集团这些年合作得非常紧密、非常愉快。北汽是我国碳纤维汽车轻量化方面实现量产的第一家,我们在新能源汽车关键的、重要的零部件上和康得复材合作开发,在康得展台那边,B80A汽车前机盖产品就是为阅兵指挥车打造的,现在正批量生产。此外,在我们越野车的传动轴上也应用了康得复材部件,把钢材料替代了,除了减重,还带来了无限好处。 北汽新能源的顶级品牌ARCFOX,计划明年底第一款产品正式上线,康得复材也为我们提供了部件的开发,另外,N60系列产品也全面采用了康得复材的部件。 为此,康得在北汽新能源常州整车制造基地旁边,建立我们国家最大的碳纤维复合材料部件制造基地。北汽也注了资,参与到康得未来的发展中,双方形成了较为紧密的上下游的合作伙伴关系。 预计从明年开始,康得的碳纤维复合材料产品在汽车行业的应用量和规模会呈几何级上升。我们国家从新能源发展规划来讲,到2020年当年要实现整车200万辆的销售量。去年是70几万辆,今年我本人预计是120万辆,我预计2019年就要突破200万辆,这样的话就能提前1年实现国家的规划。 国家2025年规划是要形成500万辆的销售量,我认为也会大大提前,但新能源不走轻量化这条技术路线是走不通的,如果到2020年,康得复材碳纤维车身产品和铝的同价的目标实现了,对我国整车制造特别是新能源车企来说就是如虎添翼。为了我们国家新能源汽车这个大产业的蓬勃发展,作为整车企业,北汽会和康得肩并肩、手拉手,共同努力。 10位领导共同为康得汇聚能量 发布会结束之后,钟玉董事长拜访了北汽集团、蔚来汽车、长安汽车展位。 徐和谊董事长为钟总、谢总介绍北汽展车 李斌董事长陪同钟总参观蔚来汽车展台 钟总访问长安汽车展台 电动化、智能化、网联化、共享化的“新四化”是未来汽车的发展趋势,也是我国借助这一全球汽车结构性调整期,实现汽车工业弯道超车、在智慧交通甚至智慧城市上占据更多话语权的良机。基于先进高分子材料全球领先优势,康得新、康得复材联手推出的汽车整体解决方案,将会助力汽车厂商快速实现战略转型升级,助推汽车民族工业腾飞,康得、康得新集团将携手汽车厂商、软件商、渠道商、内容商聚力合作,共同开启“智驾·安行·轻胜未来”的汽车新时代。特别声明:公 众号部分文章和图片来源于网络,发布的目的在于传递更多信息及分享,并不代表本公 众号赞同其观点和对其真实性负责,也不构成任何其他建议。版权归原作者所有,任何组织或个人对文章版权或内容的准确性存在疑议,请第一时间联系我们,我们会及时修改或删除。广告免责声明:为了公 众号稳定发展,本公众 号会不定时承接行业广告、产品推广、会议培训推广等广告展示方式有文章前/中/后以图片形式展示、软文展示、产品链接展示等。本公 众号只提供发布平台,对广告内容的真实性或有效性不做评价,请自行判别。所有广告内容及相关事项与本公 众号无关,特此声明。来源:碳纤维生产技术

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