进军热塑复材制造技术 意大利 莱昂纳多(Leonardo)-1
本文摘要（由ai生成）：
这篇文章报道了莱昂纳多（Leonardo）和 CETMA 合作开发新的生产技术，包括连续压缩成型（CCM）和同样合格的树脂转移模塑（SQRTM）。双方希望在尽可能短的时间内为研发活动做好生产准备，并降低成本和对环境的影响。他们开发了一些自动化工作站原型，并设计了一个全自动工作站，该工作站能够以每 5 分钟一个组件的速度，每天 24 小时工作。此外，他们还开发了能够预测孔隙等缺陷的分析和数值模型，并优化了温度和压力的应用。
Leonardo Aerostructures 是为波音 787 生产整体 式机身筒体的复合材料领域的领导者，正在与CETMA 合作开发新的生产技术，包括连续压缩 成型（CCM- continuous compression molding）和 同样合格的树脂转移模塑（SQRTM）（底部） 。
本文是与莱昂纳多（Leonardo） 材料工程师、研 发负责人兼 IP 经理斯特凡诺 · 科瓦利亚（Stefano Corvaglia） 和 CETMA 研究工程师兼项目负责人西尔维 奥 · 帕达（Silvio Pappadà) 博士的采访的报道。
莱昂纳多（Leonardo-意大利罗马）是世界航空航天、 国防和安全领域的主要参与者之一，在全球拥有 138 亿 欧元的收入和 40000 多名员工。该公司在全球范围内为 空中、陆地、海上、太空、网络与安全以及无人系统提 供全面的解决方案。莱昂纳多（Leonardo） 在航空航天 和国防领域的研究投资约为 15 亿欧元（占 2019 年收入 的 11%），在欧洲排名第二，在全球排名第四。
莱昂纳多为波音 787 梦想客机的机身 44 和 46 段生产一体式复合材料机身筒。
莱昂纳多为波音 787 梦想客机生产复合材料水 平尾翼。
莱昂纳多（Leonardo） 通过其航空结构部门为世界 主要民用飞机项目提供复合材料和传统材料的大型结 构部件的制造和组装， 包括机身和尾翼。
在复合材料方面，在 Grottaglie 工厂制造波音 787 中 机身 44 段和 46 段 “ 整体式筒体 ”，在其福贾（Foggia） 工厂生产水平尾翼， 总计约占 787 机体的 14%。其他复 合材料结构生产包括在其福贾（Foggia）工厂为 ATR 和 空客 A220 商用飞机制造和组装尾翼。福贾（Foggia）还 为波音 767 和军事项目生产复合材料零件， 包括联合攻 击战斗机 F-35、欧洲台风战斗机、 C-27J 军用运输和莱 昂纳多（Leonardo） 生产的 Falco 无人驾驶飞机家族的 最新成员 Falco Xplorer。
与 CETMA 合作
斯特凡诺 · 科瓦利亚（Stefano Corvaglia） 说：“ 我 们与 CETMA 有许多正在进行的活动，例如，在热塑性 复合材料和树脂转移模塑（RTM） 方面。” 。“ 我们的 目标是在尽可能短的时间内为研发活动做好生产准备。 在我们的部门（研发和知识产权管理），我们也希望获得 TRL 较低的颠覆性技术（技术准备水平，即较低的 TRL 更初级，离生产更远），但我们希望更具竞争力，并帮助 全球客户。 ”
西尔维奥 · 帕达（Silvio Pappadà) 补充道： “ 从我们合作的一开始，我们就一直致力于降低成本和对环境的影响。我们发现， 与热固性材料相比， 热塑性复合材料（TPC- thermoplastic composites）可以降低成本和环境影响。”
科瓦利亚指出，“ 我们与 Silvio 的团队一起开发了 这些技术，并构建了一些自动化工作站原型， 以便在生 产中进行评估。 ”
连续压缩成型（CCM- Continuous compression molding）
帕达说：“CCM 是我们合作的一个很好的例子。”。 “ 莱昂纳多（Leonardo）确定了一些由热固性复合材料 制成的部件，我们一起探索了在 TPC 中提供这些部件的技术，研究了飞机中有大量零件的地方，例如具有简 单几何形状的拼接结构和角片 。 ”
使用 CETMA 的连续压缩成型生产线制造的零件。
他继续说道：“我们需要一种低成本、高生产率的新 生产技术。”。他指出， 在过去，单个 TPC 组件是用大量 废物制造的。“ 因此，我们在非等温压缩成型的基础上 生产网状产品，但也进行了一些创新（专利正在进行中）， 以减少废料。我们为此设计了一个全自动工作站，然后 由一家意大利公司为我们建造。 ”
帕达说，这种工作站能够生产莱昂纳多（Leonardo） 设计的组件，“ 以每 5 分钟一个组件的速度，每天 24 小 时工作。” 然而，他的团队随后不得不计算出预制棒的生产。“ 一开始， 我们需要一个平坦的层压过程， 因为 这是当时的瓶颈， ”他解释道。“ 因此，我们的工艺从 一块坯料（扁平层压板） 开始，在红外（IR） 中加热然 后放入压机中进行成型。扁平层压板通常使用大型压机 生产，需要 4-5 小时的循环时间。我们决定研究一种能 够以更快的方式生产扁平层压板的新方法。因此，在莱 昂纳多（Leonardo）工程师的支持下，我们在 CETMA 开 发了一条高生产率 CCM 生产线。我们将 1 米乘 1 米零 件的循环时间减少到 15 分钟。重要的是， 这是一个连 续的过程， 因此我们可以生产无限长度的产品。 ”
SPARE 渐进式辊轧成型线上的红外热像仪 （IRT- Infrared thermography）帮助 CETMA 了解 生产过程中的温度分布，并在 CCM 开发过 程中生成 3D 分析以验证其计算机模型。
但是，与 Xperion（现在的 XELIS（德国 Markdorf）） 十多年来使用的 CCM 相比，这种新产品是什么？ 帕达说：“我们开发了能够预测孔隙等缺陷的分析和数值模 型。 ” 。“ 我们与莱昂纳多（Leonardo） 和萨伦托大学 （意大利莱切）合作完成了这项工作以了解参数及其对 质量的影响。我们使用这些模型开发了这种新的 CCM， 在这种 CCM 中，我们可以具有非常大的厚度，但也可 以具有高质量。多亏了这些模型，我们可以优化温度和 压力，也可以优化如何应用这些模型。有很多技术方面 可以开发， 以实现温度和压力的均匀分布； 然而， 我们 需要了解这些因素对复合材料结构的力学性能和缺陷 生长的影响。”
帕达继续说道：“ 我们的技术更灵活。此外，CCM 是 20 年前开发的， 但没有关于它的信息， 因为使用它 的少数公司没有分享知识和诀窍。因此， 我们必须从零 开始，只从我们的复合材料和加工知识开始。 ”
科瓦利亚说：“我们现在正在通过内部程序和客户 一起为这些新技术寻找零件。 ” 。“ 这些零件可能需要 重新设计和重新鉴定才能开始生产。” 为什么？“ 我们 的目标是让飞机尽可能轻， 但价格也有竞争力。因此， 我们还必须优化厚度。但我们可能会发现一个零件可以 更轻，或者识别出多个形状相似的零件， 这可以显著节 省成本。 ”
他重申，到目前为止，这项技术一直掌握在少数人 手中。“但我们已经开发了替代技术，通过添加更先进的 冲压成型，使这些过程更加自动化。我们放入一个扁平 的层压板， 然后取出一个零件， 准备就绪。我们正处于 重新设计零件和开发扁平与成型 CCM 的阶段。 ”
帕达说：“ 我们现在在 CETMA 中有一条非常灵活 的 CCM 生产线。”， “ 我们可以根据需要施加不同的 压力来实现复杂的形状。我们将与莱昂纳多（Leonardo） 合作开发的生产线将更加专注于满足其特定需求的组 件。我们认为， 与更复杂的形状相比， 我们可以为平板 和 L 形型材提供不同的 CCM 生产线。这样， 与目前用 于生产复杂形状的大型压力机相比，我们就可以降低设 备成本。 ”
CETMA 使用CCM 从碳纤维/PEKK 单向带生产桁 条和板材，然后在 EURECAT 管理的“清洁天空 2-Clean Sky 2 ”的 KEELBEMAN 项目中使用感应焊 接将它们连接在一起。
