قالب‌های دقیق، تحقیق و توسعه قطعات هوانوردی را تقویت می‌کنند

با پیشرفت شتابان پروژه‌هایی مانند-هواپیماهای بزرگ، هواپیماهای بدون سرنشین غیرنظامی و eVTOL، قالب های کامپوزیت دقیقبه عنوان ابزار اصلی برای توسعه اجزای کامپوزیت عمل می کند. آنها مستقیماً دقت ابعادی نمونه‌ها، نقص‌های تخلخل داخلی و سازگاری مونتاژ را تعیین می‌کنند و به یک گلوگاه مهم برای کامپوزیت‌های هوافضا تبدیل شده‌اند که از-تحقیق و توسعه مبتنی بر آزمایشگاه به گواهی قابلیت پرواز و تولید آزمایشی کوچک-می‌گذرند. شرکت‌های قالب‌سازی داخلی پیشرفت‌های مستمری در زمینه ابزارآلات اتوکلاو،-قالب‌های دقیق RTM درجه یک هوافضا، قالب‌های Invar با انبساط کم-ابزارسازی فیبر کربن- داشته‌اند. این پیشرفت‌ها چرخه تحقیق و توسعه را برای اجزای ترکیبی هوانوردی کوتاه می‌کند، هزینه‌های آزمایشی و-را کاهش می‌دهد و محلی‌سازی زنجیره صنعتی کامپوزیت هوافضا را تسریع می‌کند.

I. ابعاد فرآیند

1. اجزای کامپوزیت هوافضامشمول الزامات دسترسی صلاحیت پروازی سختگیرانه، تحمیل استانداردهای اجباری دقیق بر روی نشانگرهای اصلی از جمله تحمل ابعادی، تنگی خلاء حفره، -دمای دامنه- یکنواختی میدان کامل و تخلخل اجزا هستند. با پشتیبانی مجموعه کاملی از اقدامات فرآیند دیجیتال و دقیق-، یک سیستم تحقیق و توسعه-و- ساخت قالب‌های کامپوزیت هوافضا با "دقت بالا، نقص کم، قابلیت تکرار و تولید انبوه پایدار" ایجاد شده است. این به طور جامع کارایی توسعه و ثبات کیفیت اجزای کامپوزیت را بهبود می بخشد.

2. پیش{1} قضاوت فرآیندها از طریق شبیه سازی CAE:در مرحله طراحی قالب، تحلیل‌های شبیه‌سازی که تغییر شکل پخت، ترمو{1}}همبستگی مکانیکی و دما{2}}توزیع میدان را پوشش می‌دهند برای پیش‌بینی عیوب احتمالی در طول شکل‌دهی کامپوزیت، مانند تاب‌خوردگی، گرادیان‌های دمایی ناهموار و جریان غیرعادی رزین معرفی می‌شوند. قالب‌گیری آزمایشی فیزیکی-و-خطا کاهش می‌یابد، چرخه تحقیق و توسعه مؤلفه را بیش از 30 درصد کوتاه می‌کند و هزینه‌های توسعه را برای اجرای آزمایشی به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.

3. فرآیند ماشینکاری با سرعت بالا-پنج محوری-:با استفاده از یک-راه اندازی یکپارچه ماشینکاری پنج محور-، فرز دقیق برای حفره های بزرگ- با سطوح منحنی پیچیده انجام می شود. خطاهای مکان یابی تجمعی ناشی از بستن مجدد مکرر به طور کامل حذف می شوند و دقیقاً الزامات شکل دهی برای پروفایل های پیچیده آیرودینامیکی و سطوح خمیده{5} با دقت بالا اجزای هوافضا را برآورده می کنند.

4. فرآیند بازرسی حلقه بسته -ترکیب اسکن سه بعدی و دستگاه های اندازه گیری مختصات (CMM):یک حلقه بسته بازرسی کامل-دقیق فرآیند- برقرار است. پس از تکمیل قالب، تأیید صحت کامل-بعدی با تجهیزات اسکن سه بعدی-و CMM انجام می‌شود. پس از قالب‌گیری آزمایشی، اسکن و مدل‌سازی مهندسی معکوس-روی قطعات کامپوزیتی انجام می‌شود. پارامترهای حفره با توجه به داده‌های مربوط به انقباض و تغییر شکل اصلاح می‌شوند و بهینه‌سازی حلقه کامل-لینک بسته{10}}"جبران طراحی-ماشینکاری-بازرسی-". این یک فرآیند ضروری برای تحقیق و توسعه سازگار اجزای کامپوزیت هوافضا است.

5. درج مدولار-فرایند مونتاژ:برای قالب‌های-پانل هوافضای بزرگ-از نوع اجزاء، ساختارهای مرکب مدولار مونتاژشده درج شده{2}}تقسیم‌شده استفاده می‌شوند. این به طور مؤثری به چالش‌های طولانی مدت صنعت برای قالب‌های بزرگ یکپارچه، مانند ماشین‌کاری دشوار، گرمای باقیمانده بالا-تنش تصفیه و مستعد تغییر شکل رسیدگی می‌کند. هنگامی که ساختارهای جزء نیاز به تکرار و بهینه سازی دارند، تنها درج های محلی به جای بازسازی کامل قالب نیاز به جایگزینی دارند. راه حل به خوبی با تکرارهای-تکرار تحقیق و توسعه با فرکانس بالا محصولات هوافضا سازگار است و هزینه های اصلاح را کاهش می دهد.

II. ابعاد فنی

(1) تکرار فناوری مواد پایه قالب

دقت شکل گیری و پایداریاجزای کامپوزیت هوافضابه شدت بر عملکرد مواد بستر قالب با درجه بالا-تکیه کنید. با ارتقای مداوم فناوری ابزارآلات هوافضای داخلی، بسترهای قالب به بهبودهای عملکردی متفاوت، محلی و{2}بالا دست یافته اند و چالش های کلیدی مانند تغییر شکل پخت کامپوزیت، انحراف ابعادی و کنترل هزینه را هدف قرار داده اند. یک سیستم انتخاب زیرلایه با سناریوهای مختلف تحقیق و توسعه و تولید انبوه-تشکیل شده است.

بستر آلیاژ اینوار:ضریب انبساط حرارتی آن کاملاً با کامپوزیت های فیبر کربنی- مطابقت دارد و انحرافات تغییر شکل ناشی از پخت کامپوزیت را به حداکثر میزان جبران می کند. این ماده به عنوان ابزار اصلی استاندارد برای تولید انبوه-بار اولیه- اجزای هوافضا عمل می‌کند. پیشرفت های داخلی برای مواد سفید Invar، شکستن انحصارات خارج از کشور محقق شده است.

بستر قالب رزین BMI فیبر کربن:این مزیت دوگانه از ابزارهای سبک وزن و خواص انبساط حرارتی مناسب را ارائه می دهد و به طور موثر تغییر شکل کلی را در طول تشکیل قطعات با اندازه بزرگ کاهش می دهد. مخصوصاً برای تحقیق و توسعه و ساخت آزمایشی اجزای کامپوزیت هوافضای فوق‌العاده بزرگ و با انحنای بالا مناسب است، دقت شکل‌دهی و سازگاری ابزار را متعادل می‌کند و در میان بسترهای ترجیحی برای ساخت قطعات کامپوزیتی هوافضا در مقیاس بزرگ قرار می‌گیرد.

ابزارآلات فولادی هیبریدی اینوار{0}}:در حال حاضر راه حل اصلی که برای پروژه های تحقیق و توسعه کامپوزیت هوافضای داخلی به کار گرفته شده است، دارای ساختاری کامپوزیتی است که-ورق های صورت Invar دقیق و صفحات{1}}پشت فولادی با استحکام بالا{2}} را ترکیب می کند. این طراحی تعادل مطلوبی را بین دقت شکل‌دهی، سختی ابزار و هزینه‌های ساخت ایجاد می‌کند. ورق های صفحه Invar دقت حرارتی-منطبق برای شکل دهی کامپوزیت را تضمین می کنند، در حالی که صفحات پشتی{6}}فولاد استحکام کلی قالب و هزینه های مصرف مواد را کاهش می دهند. این با اکثر سناریوهای تحقیق و توسعه و-آزمایش دسته‌ای-تولید کوچک{10}}بار-و اجزای ساختاری ثانویه هوافضا مطابقت دارد.

(2) سیستم تحقیق و توسعه کامل{1}}دیجیتال

این صنعت با استفاده از-فناوری عمیق{1}}دیجیتال، یک سیستم تحقیق و توسعه کامل-فرایند بسته-را ایجاد کرده است که از پایان{4}}تا-اتصال داده‌ها و بهینه‌سازی هوشمند از طراحی تا تأیید صحت می‌یابد.

سیستم کامل را پوشش می دهدتجزیه و تحلیل شکل‌پذیری DFM (طراحی برای ساخت) برای اجزا، طراحی ساختاری قالب‌های دقیق، شبیه‌سازی پخت کامپوزیت، ماشین‌کاری با دقت پنج محور،-بازرسی سه‌بعدی و آزمایشی کامل{3}}تأیید قالب‌گیری و بهینه‌سازی. فناوری شبیه‌سازی مجازی-عیب‌های شکل‌گیری، انحرافات ساختاری، جریان غیرعادی رزین و سایر مسائل را از قبل شناسایی می‌کند، جایگزین آزمایش‌های فیزیکی معمولی-و-می‌شود و تکرارهای نمونه اولیه و چرخه‌های تحقیق و توسعه را به شدت کاهش می‌دهد. بر این اساس، فناوری دوقلو-دیجیتال اعمال می‌شود. سنسورهای دما و فشار با دقت بالا که روی قالب‌ها نصب شده‌اند، داده‌های وضعیت واقعی-در زمان شکل‌گیری-را جمع‌آوری می‌کنند که به سیستم‌های شبیه‌سازی تغذیه می‌شوند. آزمایش واقعی{10}}داده‌های قالب‌گیری به‌طور مکرر طرح‌های اجراکننده قالب، دما{11}}کنترل و آب‌بندی-ساختار را بهینه می‌کند. یک چرخه مثبت از"شبیه سازی مجازی - ماشینکاری فیزیکی - بازخورد داده - بهینه سازی مداوم"ایجاد شده است، به طور جامع دقت طراحی را بالا می برد و پایداری را برای قالب های کامپوزیت هوافضا ایجاد می کند.