自动化机器人无损检测增强了复合材料的能力-1
本文摘要：（由ai生成）
Kineco Kaman Composites India 是一家航空航天结构制造商，与机器工程公司 Fill Gesellschaft 合作，开发了一种用于自动无损检测的定制系统。该系统名为 DRSAccubot，利用机器人技术、智能软件和工艺优化，为复合材料结构提供高测量自由度。本文介绍了复合材料无损检测的挑战，以及 KKCI 对工业 4.0 技术的需求，并强调了拥有强大无损检测能力的重要性。
Kineco Kaman Composites India 使用定 制的 Fill Accubot 超声波检测系统来提 高检测效率和生产力。
Accubot 是一种先进的无损检测（NDT） 技术， 利用 机器人技术、智能软件和工艺优化的最新发展， 为复 合材料结构提供高测量自由度。
碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料等高度工程化 材料因其卓越的强度重量比、热稳定性和耐用性而在航 空航天应用中备受青睐。由于需要产生更少排放的节能轻型飞机， 这里的复合材料使用量激增。与此同时， 这 些材料和工艺的进步使更复杂的结构能够更快地生产 ——快速固化树脂系统、短周期热塑性塑料、自动材料 放置和成型系统正在增加，从而实现无需紧固件或粘合 的集成、独特的几何结构。复合材料 4.0 系统也已经成 熟，促进了数字化、高速率制造过程中的数据交换。
确保航空航天应用复合材料结构的完整性需要细 致的设计、制造和彻底的检查， 以检测在极端操作条件 下可能传播的任何缺陷。因此，无损检测是一项重要技 术， 包括各种分析技术， 以评估材料、部件或组件的性 能，而不影响其可用性。
凭借 AS9100、Nadcap、ISO14001 和 45001 等认证， 以及与印度斯坦航空有限公司（HAL，班加罗尔，印度） 和印度空间研究组织（ISRO，班加罗尔）等全球航空航 天原始设备制造商的合作伙伴关系，航空结构制造商 Kineco Kaman Composites India（KKCI，果阿，印度） 已 在该行业建立了自己的资质，并正在其果阿工厂整合工 业 4.0 技术。该倡议的一个重要部分是 KKCI 与机器工 程公司 Fill Gesellschaft（奥地利古尔滕）合作，开发一种 用于自动无损检测的定制系统。
复合材料无损检测的挑战
印度果阿的 KKCI 拥有 AS9100 、Nadcap 、ISO 14001 和 45001 认证，并与全球主要航空航天 原始设备制造商 HAL 和ISRO 合作。其果阿工 厂正在全面整合工业 4.0 技术。
在无损检测领域， 与传统金属相比，使用复合材料 制造的零件面临着一系列独特的挑战，这主要是由于它 们的各向异性性质——例如，多层层压板中的多个纤维 方向、层板的堆积和脱落、夹层结构中的各种核心材料 等。 KKCI 在其航空航天应用中使用先进的复合材料， 从 2D 层压板到多面 3D 结构。这些材料通常使用 CFRP 预浸料制成，并使用带有铝蜂窝的单片或夹层叠层方法 进行设计， 有时还使用 Nomex 芯。
该公司为印度区域导航卫星计划（IRNSS） 生产了 10 个双螺旋天线，为 LVM3-M2/OneWeb India 生产了设 备舱护罩组件， 为 ITSC 生产了封闭板、ITSC 、LOX 和 LH2 线隧道和底板组件，为月船-3 号任务 LVM3-M4 运载火箭生产了 FSA 外壳复合元件。最近， 它为地球同步 卫 星 运 载 火 箭 Mk III 生 产 了 轨 道 模 块 适 配 器 （OMA- orbital module adapter ）组件， 这是印度空间研究 组织载人航天任务 Gaganyan 的关键部件。
KKCI 负责制造月船-3 号任务 LVM3-M4 运载 火箭的几个关键部件。其中包括设备间护罩组 件、ITSC 封闭板、ITSC 、LOX 和 LH2 导线通 道和底板组件。此外， KKCI 还制造了FSA 套 管复合元件。
这里提到的结构在发射和重返大气层期间暴露在 恶劣条件下，如机械应变、大气化学腐蚀、高辐射水平 以及高海拔和外层大气的极端温度。这些复合材料的制 造过程要求从最初的生产阶段到最终交付的每一步都 具有精度和准确性， 以确保尽可能好的质量和性能。这 些要求需要对传统无损检测方法进行专门的调整，如超声波检测、热成像和射线照相， 以检测异物碎片（FOD- foreign object debris）、分层、纤维错位和基体开裂以及其 他典型的复合材料缺陷。
使用直通传输（TTU-through transmission ）或脉冲回 波（PE-pulse echo）技术的超声检测（UT-Ultrasonic testing ） 是航空航天复合材料检测中最广泛的无损检测方法。这 些采用通过部件的高频超声波，该部件通常被喷水以用 作声波的耦合介质。TTU 采用两个放置在被测材料相对 两侧的换能器。其中一个换能器产生脉冲，另一个换能 器接收脉冲。脉冲中断表明两个换能器之间的路径存在 缺陷。 PE 使用一个或多个换能器来发射、脉冲和监测 反射波或回波。与 TTU 一样，数据被捕获、记录和分 析，以识别、定位和测量缺陷。
对 4.0 技术的需求
KKCI 董事长兼董事总经理谢哈尔 · 萨德赛(Shekhar Sardesai)表示： “KKCI 看到了对复合材料航空航天结构 的日益增长的需求，以及对高精度制造和一致性的需 求。 ” 。“ 我们对工业 4.0 原则的战略关注， 如自动化 和智能集成， 与我们长期以来对未来的准备立场一致。 为了在航空航天、国防和航天领域追求我们感兴趣的项 目类型， KKCI 认识到提高和自动化我们的无损检测能力的重要性。 ”
KKCI 在高性能复合材料方面拥有丰富的经验和 专业知识，通过参与众多要求最高标准的太空项 目而积累。这里，KKCI 复合组件显示在 IRNSS 导航卫星上。
KKCI 的运营经理斯瓦普尼勒 ·马内(Swapnil Mane)强 调，拥有强大的无损检测能力至关重要， 能够准确检测 所有表面和地下差异。他说：“ 各种因素，如异物夹杂物、 分层或孔隙率， 都会导致内部差异的发展。 ” 。“ 这些差 异可能在极端条件下传播，可能会影响航空航天复合材 料的要求规格。为了避免这种情况， KKCI 需要改进其 无损检测分析技术， 以更准确地评估其复合材料组件和 系统的性能。 ”
为了满足这些要求，KKCI 与 Fill 合作，Fill 是一家 先进的自动化系统工程公司，为包括复合材料在内的各 种行业设计和实施自动化系统。结果是 DRSAccubot 系 统的定制版本用于自动无损检测。 Fill 航空航天制造系统项目工程和销售部门的托马斯 · 格兰伯格(Thomas Gramberger)解释道：“ 该行业的自动化无损检测技术需要 精确和刚性的机器人控制运动学，以沿着零件复杂的弯 曲边缘和表面引导相应的臂端工具(EOAT-end-of-arm tool )。”。“标准工业机器人的设计并不能满足这些要求， 所以我们决定开发自己的产品 Accubot 。 ”
KKCI 特别选择了喷水 TTU Accubot 系统。 格兰伯 格说： “Waterjet TTU 是 Fill 80%检测系统的基础。 ” 。 “ 这表明它在航空航天应用中的有效性。 ”Fill 已经为吉 凯恩航空公司（英国 Redditch）位于德国慕尼黑的工厂 开发了这样一个系统，这使其无损检测生产率和可靠性 显著提高。
