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制造热塑复材零件的领先企业-法国Daher(达尔)

   日期:2023-10-28     作者:杨超凡    浏览:148    评论:0    
核心提示:编者寄语一架空客A350机身有8000多个热塑复材制造的,形状各异、大小不同的角片和支架。波音787机身所用的数量超过8000。如此庞
  

编者寄语

一架空客A350机身有8000多个热塑复材制造的,形状各异、大小不同的角片和支架。波音787机身所用的数量超过8000。如此庞大数量的角片和支架的制造工作,全部由几家机身段供应商承担,将出现诸多难题。空客A350机身的一部分热塑复材角片,就由法国南特的Daher(达尔)制造。近日《复合材料世界》较详细报道了Daher(达尔)的制造、研发和企业布局,以及设施、设备。商飞“长航程宽体客机”与B787和A350属于同一量级的客机。无论机身使用热固还是热塑复材制造,但 机身内部数千连接角片,都要用热塑复材制造。截至目前只看到商飞宣布机身段供应商。这数千连接角片是否全部由这几家供应商承担,还是另有安排?

 

 

异地研发和生产推动了OOA热固性材料、热塑性塑料、焊接、回收和数字技术的发展,以更快地加工和认证,制造更轻、更可持续的复合材料零件。

 

达尔(Daher)沙平(Shap'in)技术中心Daher的Shap'in技术中心包括一栋行政大楼(左)和一栋技术大楼(右),与复合材料零件工厂(未显示)位于同一位置。上图:达尔(Daher)的专业知识不仅涵盖热塑性复合材料,还涵盖热固性材料,如正在加工的 ATR 72飞机的共固化集成桁条机翼蒙皮所示。

关键主题

  • 沙平(Shap'in)科技中心
  • 展示厅,回收 TPC 废料
  • 加工厚零件
  • 全材料表征,CARA TP
  • 洁净室、固化、焊接
  • 复合材料工厂
  • A350 夹子生产
  • TS 复合材料生产
  • 脱碳、发动机和机翼重量轻、生产速度快

Daher(法国奥利)是航空航天行业独特的一级供应商,不仅是领先的航空结构制造商,也是飞机生产 商和服务提供商,包括内部安装和物流。Daher成立于1863年,业务遍及20个国家,其15亿欧元的年收入中有90%来自航空航天。该公司于1911年开始制 造飞机,目前生产TBM和Kodiak单引擎涡轮螺旋桨飞机,并于 2022 年推出最新的TBM 960和Kodiak900。

Daher还有一家物流公司,设计和实施包括运输和安装在内的系统和服务,以支持主要在航空航天和其他高科技行业的制造和运营。

 

 

图1. ATR大型复合材料结构,创新。Daher拥有20年的复合材料经验,在生产和原型设计大型结构和新的复合材料技术方面有着悠久的历史,包括热塑性复合材料(TPC)和水平尾翼(HTP)结构的焊接。

此外,Daher是一家著名的零、组件供应商,为飞 机机翼、机身、起落架和推进装置提供复杂的金属和 复合材料组件。它在复合材料方面拥有 20 多年的经 验,并于 2009 年收购了空客在法国布格奈斯的车间, 成为热塑性复合材料的早期领导者。到 2015 年,Daher的复合材料零件工厂—— 位于南特郊外圣艾尼昂-德-格兰德利厄的街道上——被公认为法国第一家“未来工厂” ,因为它的自动化工 作站为空客 A350 生产 TPC 角片。然而,如图 1 所 示,Daher 长期以来一直接受大型复合材料结构,以及 新技术和创新。2021 年,《复合材料世界》为空中客车 公司的“明日之翼”项目撰写了关于 OOA 后梁和厚、 高载荷 TPC 肋的文章。

同样在 2021 年,Daher 推出了三个创新中心:Log'in 以减少环境影响的组织工作,Fly'in 以用于未来的混合动力推进和低碳飞机,Shap'in以加速复合材料航空结构的创新。Shap'in 技术中心毗邻Daher的Saint-Aignan de Grandlieu复合结构工厂。正如Daher 2021 年的新闻稿和《空气与宇宙》杂志 2022 年的一篇文章所述,该技术中心的设计旨在汇集技能和资源,加快将创新设计投入生产,并具有更大的灵 活性。

《复合材料世界》受邀参观了Daher的SaintAignan设施,探讨它们如何帮助实现其最新的航空脱碳5年战略,包括其自身运营和客户运营。

沙平(Shap’in)科技中心

《复合材料世界》编辑人员的导游是 Michael Hugon,Daher 的知识产权经理。他解释说,沙平 (Shap’in)的概念来自该公司在新冠肺炎后对其工业足 迹的重组。他解释道:“我们需要创建一个卓越中 心,开发创新的复合材料技术,使明天的环保产品成 为可能。” 。“我们已经看到,拥有一个既有工程又 有制造的本地生态系统是高效开发复合材料解决方案 的关键。沙平(Shap ’in)的愿景是合并我们的团队, 实现设计办公室、工艺部门、材料部门和制造部门之间的协同作用,以快速开发新的高价值产品。”

“因此,我们决定在圣艾尼昂工厂附近开发沙平技术中心,这样我们就可以在这里进入南特生态系统, 包括我们最大的客户之一空中客车公司,也包括IRT Jules Verne、空中客车技术中心和 Technocus Composites等合作伙伴,其中包括Cetim等研发组织, 以及UIMM和Jules V等学术/培训中心埃恩制造学院, ”Hugon 继续说道。

沙平(Shap’in)科技中心于2022年12月启用,由行政楼和技术楼组成。Hugon说:“行政大楼里有研发部门、设计小组、材料和工艺团队以及先进的制造工程。” 。“还有支持性的行政团队,包括采购和质 量,这样我们就可以在技术中心和工厂中获得所需的 一切。我们在这里开发的东西可以在Daher的任何工 厂实施,比如 Tarbes、Tanger或Nogales。”例如, Daher为法国塔贝斯的空客 H160 直升机生产碳纤维增强聚合物(CFRP)尾梁和涵道尾桨,并为墨西哥诺加莱斯的LEAP 1C 发动机生产 CFRP 垫片。Hugon继续说道:“沙平(Shap ’in)技术大楼容纳了我们研发所需的所有工具,使我们能够在不中断隔壁生产的情况下进行原型设计,因此效率更高”。

 

图2. 沙平技术楼。沙平技术大楼1600平方米的生产大厅从一个原型和开发零件展厅开始,后面是 Breton Matrix E1 数控加工系统和其他加工室、喷漆室和固化实验室。回到左侧,封闭的实验室包括洁净室,材料测试和表征以及用于声学面板钻孔和坐标测量机(CMM-coordinate measuring machine)检查的另一个区域(未示出)。

展示厅,回收TPC废料

我们通过走廊离开行政大楼,然后通过展示器零件的展厅进入技术大楼(图2)。在 IRT Jules Verne的一个项目中,使用碳纤维增强的 Victrex公司 (Cleveleys,Lancashire,英国)的AE250 LMPAEK 单向(UD)预浸带的自动纤维放置(AFP)和热压罐外 (OOA)固结,制造了一个非常厚的(196层)TPC 发动机挂架。

附近是直径为 3.56 米的 Rolls-Royce(伦敦,英国)UltraFan 发动机演示机的 CF/LMPAEK 进气隔板。它是使用 3D AFP 和 Toray Advanced Composites(TAC,Nijverdal,Netherlands)TC1225预浸胶带的热压罐固结制成的,证明了用TPC取代金属和热固性(TS-thermoset)复合材料组件,以及Daher制造这种具有双曲度的大部件的能力。图中还显示了使用赫氏(Hexcel-康涅狄格州斯坦福德市,美国)CF/8552 环氧预浸带以连续和短纤维形式制成的模压TS复合材料支柱板,并展示了高速率净形状工艺的能力。

 

Daher在TPC 零件二次成型和注塑方面的专业知识体现在这款 TBM 螺桨飞机的生态演示舵踏板上,该踏板使用从生产废料中回收的 CF/PPS制成(左),以及与研发合作伙伴 TPRC 和 IRT Jules Verne 制成的其他演示器(中,右)

使用回收的CF/PPS材料制作了TBM螺桨飞机的生态演示舵踏板。Hugon 说:“生产废料被切碎,重 新混合,然后与注塑一起使用,生产出具有复杂几何 形状的零件,包括曲率和肋。” 。该踏板降低了75% 的成本,并于2021年获得认证。另一张表展示了两个冲压和二次成型的 CF/PEKK 零件,一个是与ThermoPlastic复合材料研究中心 合作开发的,另一个是IRT Jules Verne。在该区域的后方,收集了邻近工厂A350角片和支架生产的大量 TPC 废料——切割2D坯料的骨架和3D零件的边角料——以展示零件和工艺试验中的回收利用。

加工厚零件

展厅之外和左侧的区域容纳了一个机器人系统, 用于在航空发动机机舱声学面板上高速钻孔。该机器将由Gebe2(法国 Montaigu Vendée)提供,还将配备用于打磨和修整以及超声波切割的主轴。Innovalia Metrology(西班牙 Álava)的M3MH 坐标测量机也正在安装中,用于原型零件的尺寸控制。在开放式生产大厅的主通道对面,安装了一个大型Breton Materix E1数控加工系统(Castello Di Godego,意大利)(图3)。

Shap ’in 机械加工专家Sebastian Louvel解释道:“在这里,我们开发了较厚复合材料零件的 工艺参数、切削工具和切削条件。” 。“我们有集成 设备来测量所有关键参数,如速度、功率、振动和切削力,这使我们能够改进我们的工艺。我们可以对零件进行加工,评估质量,然后将其关联起来,以了解对零件机械性能的影响。”

 

图3. 数字加工中心。Daher集成了参数的数字测量,为厚TPC零件的精密加工开发了新的单程方法

Louvel展示了几个正在加工和测试的样品,包括35毫米厚的发动机挂架部分和同样厚的角形TPC部分。“我们正在使用这些部分来验证我们的加工精度, ”他解释道。“与较薄零件的生产相比,我们希望提高精度,但也希望使工艺更高效、更稳健。例如,我们目前的生产加工需要10-11道工序。我们正在改进如何在保持高精度和高质量的同时一次性加工该零件。”

这种效率还包括冷却液等主题。Louvel指出:“我们正在研究切削工具的设计,并研究如何在不使 用冷却液的情况下进行切削,因为使用冷却液时的切 屑和加工废料必须在回收之前进行清洁。” 。然而, 在没有冷却液的情况下进行加工并不容易。“对于这些非常厚的结构,你还必须迅速去除碎屑,并解决产 生的高温问题。”他举起了Mapal(德国阿伦)制造的 用于这些厚 TPC 零件的路由钻头,该公司也在研究如 何在没有冷却剂的情况下加工复合材料。

在这个区域,还有一个2.5米长的梁,来自TRAMPOLINE项目的全尺寸TPC扭转箱,夹在金属加工夹具中。Hugon指出:“我们还可以在内部为原 型制造自己的夹具和工具,这使我们的开发速度更快。”就在这个区域之外是一个小的机械加工室,旁边是一个用于涂抹粘合剂和胶泥的小喷漆室。

 

 

作为TRAMPOLINE项目和火灾测试的一部分,对小规模焊接TPC扭箱(顶部)进行测试(底部)作为Daher的CARAC TP计划的一部分。

全材料表征,CARAC TP

我们穿过过道回到一个封闭的区域,里面是材料表征实验室。这里有一个用于制作试样的小型加热压机和几个用于调节试样的恒温室。其中一个小尺寸的焊接扭箱组件放在一张桌子上,上面连接着传感器。“我们已经测试过它会断裂, ”Hugon说。我们穿过另一扇门,进入实验室的一个相邻部 分,那里有几个动态扫描量热法和热重分析站。Hugon 说:“我们可以监测热塑性材料的状态变化, 从熵到熔融、玻璃化转变和结晶。我们还有用于粘度 分析的流变仪。我们正在开发自己的数据库,将基本 材料行为与时间和温度以及暴露在玻璃化转变以上的 温度下的降解相关联。”

作为Daher的CARAC TP项目的一部分,大量的此类工作已经完成,该项目不仅完成了高温发动机和机翼应用中TPC结构认证的测试金字塔,还完成了材料科学、数字模型和设计方法,以定义AFP等工艺的最佳参数,每种材料和零件的冲压和焊接。该项目已 经证明,PEEK、PEKK和LMPAEK等高性能TPC材料在高温和湿热条件下不会出现与环氧树脂复合材料相同的降解问题。然而,Daher也想将其与使用新型快速OOA固化TS树脂的复合材料进行比较。

Hugon说:“我们希望停止仅仅使用传统食谱进行烹饪,而 是开发基于物理和数据的食谱,以实现新的复合材料应用。” “与其说我们在TPC冲压和焊接方面有能力,我们现在可以说我们有研究所有材料并从头到尾 开发零件的知识。我们可以选择正确的材料、正确的工艺和正确的参数,我们可以对零件进行设计到制造 分析,推动其认证,并知道它在最终使用环境中的表现它为我们的客户节省了时间和金钱。”

 

图3. 材料测试实验室Daher正在其材料实验室开发自己的TS和TPC材料数据库,将材料科学和工艺数据与零件性能相关联。

在材料测试实验室的另一端,一台数字电子显微 镜坐落在抛光的显微照片样本对面。“我们也有所有的抛光和样品制备机器, ”Hugon指出。这里有一个使用化学消解法测量纤维含量的站,还有两台带伸长计的ZwickRoell(德国乌尔姆)机器——一台用于150千牛顿的热测试,另一台能够250千牛顿的冷/热测试。

 

图3. 固化中心。Daher的固化中心能够比较热压罐内和热压罐外的固结情况。

洁净室、固化、焊接

测试实验室旁边是130平方米的洁净室,这是科技大楼尽头的最后一个封闭区域。我们穿过一扇门走出去,看到外面的预浸料冷冻柜。回到里面,洁净室 的对面是一个2米直径×4.5米长的热压罐和两个烤箱。第一个由Sat Thermique(法国梅里)提供,温度高达400°C,用于整合TPC零件,第二个由France Etuves(法国切尔莱斯)提供,用于TS复合材料零件。Hugon说:“我们可以在热压罐中获得完美的固结条件,然后将其与我们在没有热压罐的情况下进行固结的能力进行比较。” 。“我们用它来评估不同材料和零件配置的工艺。”

正在评估的工艺之一是TPC部件的焊接。Hugon说:“我们有一个小的焊接台来制作试验件。” , “但对于TRAMPOLINE项目中的展示件,我们询问了我们的合作伙伴和子公司KVE Composites,拥有机器人感应焊接设置和专业知识,可以进行结构焊接。我们与他们共同设计零件和组装过程,以挑战我们的设计和焊接技术。这种方法并行地提高了零件和过程的成熟度。然后我们制作组件并将其发送到KVE。他们焊接它们并将组件发回,以便我们测试和验证设计和应力分析,并使我们的设计指南成熟。”

Hugon解释说,KVE Composites作为一家技术提供商仍然是独立的, “但我们合作使焊接技术和技术应用同时成熟。”

 

普惠发动机内旁通管(IBD- Inner Barrel Duct)的CMM检查。

复合材料工厂

我们离开沙平(Shap’in)技术中心,穿过停车 场,沿着其东北方向进入达尔(Daher)的生产工厂 (图 4)。一个小的接收区域显示了普惠812/814/815发动机的内旁通管。其他高温 TS 复合材料应用包括LEAP 1B航空发动机机舱的支柱板 和一体式机筒,空客A320和A350喷气式客机的后部二级结构,以及空客、波音和达索猎鹰公务机的APU增压室。Daher还为A350(位于塔贝斯)制造主起落架舱门,为ATR72涡轮螺旋桨飞机制造外侧翼板和翼 梁,为达索猎鹰900/2000系列喷气式飞机制造水平尾翼(HTP)面板,为湾流G700公务机制造小翼,以及为A380中央翼盒制造上梁。尽管A380已经停产,但该部件展示了Daher的能力:7米长,由11个部件组成,重60公斤,采用树脂传递模塑(RTM)制成。

 

南特达尔复合材料厂的布局

图4. TS 和TP复合材料生产。这张从洁净室上方看的视图(右图)显示了TPC生产区域,包括左上角的A400M地板、中心的A350角片以及右侧的材料和2D坯料操作。

该设施制造的热塑性零件包括A350机身角片和A400M 军用运输的驾驶舱地板。使用的材料包括带有 碳纤维织物的 PPS,以及用作隔离层的玻璃织物,以防止角片与铝接触时发生电偶腐蚀。Daher还应用了诸如雷击保护网之类的材料。该公司从TAC购买了大部分热塑性复合材料,如3.6米长的Cetex有机片材,但也在内部生产一些材料。

Hugon说:“我们在内部为A400M驾驶舱地板制造CF/PEEK UD 面板。”。“我们还为ATR机翼壁板准备 了一些材料,这些壁板是使用第一代自动铺带机制造 的,需要将预浸带和补丁预制成某种格式。”他概述了生产车间的基本工艺链:

  • TS 复合材料:原材料、层切割、叠层(手工、AFP、ATL)、热压罐/烘箱、修整、尺寸检 查和无损检测(NDT)、油漆和最终组装。
  • TPC:原材料板、切割2D坯料、冲压和修剪3D零件、质量控制(超声波检测(UT)C 扫描罐/机器人喷射器工作站)和精加工。

A350 角片生产

这种生产占据了TPC大楼的大部分。在最右边, 检查进入的 Cetex 板材,然后用Flow Waterjet(Kent,Washing.,U.S.)或 Mécanumeric(Albi,France)Waterjet切割成2D毛坯,将其放置在机架中干燥,然后按每批材料整理成6-10块板材。切割废料被送往沙平技术中心。然后,将板材组装载到仓中,仓将通过 两个自动冲压工作站进行处理(图 5),每个冲压工作站配备两个 FANUC多轴机器人、用于预热坯件的红外炉以及用于冲压成3D零件的 Pinette Emidecau Industries55吨和75吨压机。另外还有四台压力机,包括一台120吨的研发压力机和一台1000吨的大型结构压力机。

A350 TPC 角片的冲压

AFP将TPC预浸带叠放在Thermalimide高温脱模膜上。

 

图5. 大批量TPC角片生产。上面显示的每个自动化工作站使用两个机器人(黄色)。其中一个在左下角,在右边的蓝色框架预热炉和中间背景的冲压机中穿梭坯料和零件。另一个(压力机后面的中心背景)每10-15个零件更换一次工具

当我们接近其中一个冲压工作站时,Hugon 指 出,一个机器人管理工具,而另一个机器人在整个预 热和冲压过程中加载和卸载工具。“工具管理是这种 大规模批量生产的关键, ”他解释道。“工具必须每 10 到 15 个零件更换一次。因此,挑战在于在不停止 过程的情况下拆除旧工具,并将新工具转换进来。” 坯料预装在由 Airtech International(美国加利福尼亚州 亨廷顿海滩)制造的高温 Thermalimide 脱模膜固定装置上。

看这个工作站的动作,工具搬运机器人和它的一 排工具在压力机后面。压力机的这一侧是机器人,它在工作站中循环材料和零件。它通过一组精心设计的 步骤来移动,以匹配工作站的周期时间。它从材料/成 品窗口的桌子上抓取一个预装了2D毛坯的夹具;将 装载的固定装置放入其中一个预热炉中;从压机中取 出成品零件,并将其放置在材料/零件表上;拿起另一 个装有预装坯件的夹具,并将其放入第二个IR烘箱 中;并取出预热好的坯料并将其放入压机中。它每3-5分钟重复一次这个序列,具体时间取决于制作的角片 或支架。Hugon说:“烤箱可以预热到200°C。” 。“在冲压过程中,预热坯料和压力机的温度是一致的,以管理每种类型零件所需的热塑性基体结晶度。” 在线加工是在Belotti(意大利 Suisio)FLA 3018 高速五轴数控机床上完成的。然后使用 Hexagon Manufacturing Intelligence(HMI,Stockholm,Sweden) CMM系统对零件进行尺寸精度扫描。在三个CMS Industries(Zogno,Italy)加工工作站中的一个中完成进一步的加工,之后使用带水箱的自动C扫描UT工作站检查零件。相邻的带有单侧UT喷水器的垂直自动隔间用于检查A400M驾驶舱地板的平板和切割坯料。

注意,大和的大部分无损检测设备都是自己开发 的。Hugon 解释道:“一旦我们有了无损检测工作站 的概念,我们就会联系集成商。” 。“例如,我们与 PEI 合作,为ATR机翼壁板和翼梁、达索 HTP壁板、IBD 螺桨飞机零件和大型研发零件提供了大量无 损检测工作站。该无损检测区域附近有一台机器,用于涂抹粘合剂和紧固件,以组装多零件的A350角片。

组装 A400M TPC 驾驶舱地板。

在TPC生产区的左后方,组装A400M的座舱地板。这是空中客车公司开发的第一批热塑性复合材料之一,可以追溯到大约2005年,它使用 UD CF/PEEK预浸带。Hugon说:“我们在内部做所有的事情:铺放、加固面板、切割和一些冲压。”。“冲压零件是地板上最大的零件,也是刚度的关键。然后所有东西都用铆钉组装,你可以看到零件被装载到这个大型夹具中,帮助我们钻孔并完成组装。”

当我们往回走到大楼前面时,我们经过一排显示生产关键绩效指标的数字屏幕。Hugon解释道:“ 这是我们的制造工程系统显示屏,我们在这里持续监控生产,以帮助管理每项任务的流程和各种流程的每一步。”。“在每一点上,技术人员都会扫描每种材料、坯料或冲压件的条形码。然后,这些条形码会进入系统,这样我们就可以看到它在哪里、什么时候被装载,以及我们在每一批产品与工单的生产位置。如果有问题,我们可以看到,并让我们的技术团队努力解决。”。因此,重要的是,他们已经连接好,并有数据尽快采取行动,解决可能出现的任何问题。这源于研发项目ODDICEA-Operational Digitalization for Databased and Inter-Connected Efficient Activities(数据库化和互联高效活动的运营数字化),这是工厂和沙平(Shap’in)团队之间协同作用的另一个例子。”

ATR72 机翼蒙皮的机加工。

TS 复合材料生产

我们回到工厂的前面,面对着工厂的后墙。在TPC和TS生产区之间是一个3D喷水修整池,其左侧是3600平方米的大型洁净室,配备了超压以防止污染物以及温度和湿度控制。在我们的左边,在洁净室的对面,是一个 21米长、4米直径的压热罐。前面放着一辆带轮子的大金属车,类似于一辆短而平的轨道车(图 6)。Hugon说:“我们一次安装两个,以固化ATR 72的1.2×8.5米机翼壁板和 0.4×8.5米翼梁。”

热压罐之外有四个烘箱:一个来自法国Etuve的3×6米 400°C 烘箱用于TPC,三个2.5×2.5米烘箱用于固化RTM零件。该区域充满了准备进行机加工的固化零件和准备进行最终检查的机加工零件。一个加工作站,用于在固化填充拐角后对完成的零件进行修剪和钻孔。我们向右转,朝着大楼的后面走去。左边是用于放置和组装ATR翼梁和桁条加强机翼壁板的工具。就在这些工具旁边,是 Elmetherm(法国圣奥文特)的红外热隔膜成型(HDF-hot drape forming)站,用于对ATR机翼桁条预成型件进行脱胶和成型。右边是ATL和AFP工作站,它们为ATR机翼蒙皮、桁条和翼梁以及其他零件创建层压板。

ATR72 机翼蒙皮的 ATL 铺放工作。

 

图 6. ATR 机翼。Daher 使用其热褶皱成形(HDF)站(顶部)在 ATR 72 翼梁的预成型件在 20 米长的热压热中固化之前对其进行脱模(第二张图像),该高压罐也用于生产共固化的桁条强化 ATR 72 机翼蒙皮(底部)。

Hugon 解释说,ATR 72 机翼零件业务于 2012 年从空中客车公司转移过来。机翼蒙皮叠层是使用 Brisard Group(法国 Capdenac)在 20 世纪 90 年代开发的 “BMO”品牌机器制造的。这些是前面提到的机器,预制预浸带和补丁被加载到预浸带盒中,然后由安装在机架上的 ATL 铺放头使用。该系统最初设计为使用 25-150 毫米宽的预浸胶带,其中一个暗预浸带盒能够容纳 300 米长的预浸带。

这些 ATL 工作站不仅制作 ATR 机翼蒙皮,还制作 C 形预成型件,这些预成型件将共同固化以形成集成的桁条加劲板。这些预制件被倒置并并排放置在组装工具中,凸缘拼齐形成桁条。放一个树脂条来填补中间的小三角间隙。然后用龙门起重机将组装工具吊起并倒置,以将桁条预成型件组装到 ATL 机翼蒙皮上。然后将蒙皮桁条组件真空装袋并在热压罐里共同固化。

BMO 预浸带铺设工作站的另一侧是 KVE 复合材料感应焊接站(图 7)。“在这里,我们可以创建用于测试的标准化焊接试样,”Hugon 说。“这是一个简单的设置,而且非常繁忙。”过道对面是一台来自 Fives Liné(法国巴黎)的 ATL 机器,用于铺设 U 形ATR 翼梁。在真空装袋和热压罐固化之前,这些叠层在热隔膜成型(HDF)站中被压实。

这个工作站旁边是一个封闭的房间,里面放着科里奥利复合材料公司(法国魁北克)C1 机器人 AFP 机器。Hugon 说:“C1 可以与热固性预浸料、干纤维或热塑性预浸料带一起使用。”。“对于 TPC 和干纤维,我们对 TS 预浸料使用激光加热和 IR 加热。C1 最多可以同时施加六条预浸带,并且可以独立切割每条预浸带。我们可以使用刀架将预浸带施加到旋转工具上,也可以放置在平的脱模台上。目前,我们只使用这台 C1 机器进行研发,但它 100%都处于占用状态。”

 

 

图 7. KVE INDUCT 焊接和科里奥利 C1 AFP 工作站。目前用于研发,Daher 生产工厂中的这两个工作站在其 TPC 结构成熟以供未来生产时仍被占用。

我们走回主通道,再次面对机翼壁板和翼梁铺放工具,然后向右转弯,朝着大楼的后面走去。就在我们左边的热隔膜成型(HDF)站后面,是生产 BMO工作站所用预浸带的自动化机器。除此之外,还有 IBD 生产区,那里正在手工铺设各种零件。该区域还有一个用于 IBD 零件的 3D 控制站,包括用于大型零件 CMM 检查的 HMI Advantage 系统。

右边是使用 RTM 制造的 A350 进气口。除此之外,还有一个用于这些零件的修整工作站和一个大的无损检测区域。Hugon 指出,零件首先使用大型充水 C 型罐进行检查。如果确定了关注区域,则将零件放在该区域的桌子上,技术人员进行局部 A 扫描以进行更详细的评估。接下来,我们通过了 ATR 飞机的三角形整流罩的生产,该整流罩也是使用 RTM 制造的。Hugon 指出,这是一个相当简单的部分,因为我们看到技术人员将干纤维层放入工具中。

我们参观的最后一个区域包括油漆的准备工作,以及面饰和装运。当我们回到入口时,Hugon 指出工厂的产能约为 80%。当业务增长时会发生什么?“我们已经在重新安排和精简,以提高效率并腾出更多空间,”他指着行政办公室旁边的东北角说道。“我们这里还有额外的土地,如果需要,我们可以在那里增加更多的工厂空间。”

脱碳、发动机和机翼的轻量化、加快生产速度

Hugon说,Daher对这两个设施的愿景是,他们共同努力,突破 TPC 和TS复合材料及其可持续性的界限,包括回收和降低能源使用。“我们想成为最好的,”他补充道。“现在,每个人都在谈论脱碳,但我们在 15 年多前就开始关注这一点,致力于设计和生产更轻的飞机结构,这仍然是减少碳排放的最佳方法之一。这是我们的基因,我们继续挑战结构的承载能力,以在减轻重量方面发挥更大的作用。这也是我们努力赢得胜利的原因。” 这也是为什么我们正在研究机翼结构,并与发动机制造商合作,以增加发动机内部和周围的复合材料。”

热塑性焊接是通过消除数千个金属紧固件来减轻重量的另一种方法。它还加快了生产速度,消除了零部件供应链和工艺链中的许多步骤。Daher首席技术官Pascal Laguerre指出:“我们相信,对于一款将在5到8年内实现的新型A320飞机来说,热塑性复合材料将改变游戏规则,不仅能提高生产率,还能实现最佳成本和重量。”

Daher研发副总裁Dominique Bailly对此表示赞 同,但补充道,“航空业面临的主要挑战是增加脱碳和减少环境影响。我们所有的项目都是这项工作的一部分。我们正在展示的新复合材料知识和技术在性能和限制航空运输的生态影响方面取得了进展。这是未来航空结构的关键,也是 Daher 致力于的。我们将继续在广泛的技术领域保持领先地位,并推动创新,使航空业能够做到最好。”

注:原文见《 Plant tour: Daher Shap’in TechCenter and composites production plant, Saint-Aignan-de-Grandlieu,France 》 2023.10.25

 
 
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