Инжиниринг и оборудование для технологии SQ (RTM)

Производство детали сразу в окончательной
форме, вне автоклава
Композитные процессы и применения
Обзор презентации
 Статус Radius и Coexpair
 Процессы производства сразу в окончательной форме
 иллюстрированные примеры применения: 2004 – 2010
Coexpair и Radius предоставляют опыт и оборудование для аэрокосмической отрасли
– наш фокус
– это композитные структуры для производства в окончательной форме
Radius и Coexpair сочетают такие отрасли, как:
структурный дизайн, анализ и испытания
разработка процесса
дизайн оснастки и производство
производство рабочего места / пресса
оборудование для процесса инжектирования смолы RTM и преформ
Источники:
 квалифицированный инжиниринговый, технический и административный
персонал
 новое производство 1600 м2 в Солт-Лейк Сити, Юта – производство 600 м2 в
Бельгии
 двадцать лет успешного развития технологии производства в окончательной
форме
Компания Radius выросла с принятием
технологии производства в окончательной форме
фокус остается на том же:
 обеспечение производителей изделий в окончательной форме инжиниринговым
содействием, содействием по оснастке и оборудованию
 сокращение стоимости благодаря лучшему инжинирингу и разработке
технологического процесса
- внедрение деталей и дизайн для сборки
- экономия при отсутствии применения автоклава
Будущее композитного инжиниринга для компании Radius
просторно и функционально
Помещение 1600 м2 для инжиниринга, разработки и производства мирового класса
расположено на 1 Га, в 15 минутах от аэропорта Солт-Лейк Сити
Coexpair является стратегическим партнером для компании Radius
2007 – начало деятельности всего с 3 инженерами
 Radius – один из акционеров
 президент Radius – член Совета Директоров Coexpair
 установка офиса и производственной площадки
2008 – увеличение размера в соответствии с потребностями заказчиков
 команда из 6 инженеров
 увеличение деятельности в сфере прототипов и оснастки
2009 – 10 высококвалифицированных специалистов
 расширение мощностей: новый больший по размерам пресс,
производственный участок
 увеличение продаж оборудования и проведения тренингов
 координатор проекта FP7
2010 – Упрочнение в связи с ростом технологии SQRTM
 Участие в Наградах за инновации JEC
 Стабилизация оборота > 1,2 миллиона евро
 Упрочнение управленческого состава компании
Оборудование Coexpair
Производственная площадка (*)
 Пресс Radius 1,8 м * 1,3 м – 15 bar – нагрев 80 кВт
 Пресс Radius 1,0 м * 0,65 м – 15 bar – нагрев 30 кВт
 инжекционная система Radius 2 литра пневматическая (RTM)
 инжекционная система Radius 5 литров пневматическая (RTM и SQRTM)
 инжекционная система Radius 10 литров пневматическая (RTM и SQRTM) Новинка!
 программное обеспечение Radius для контроля и сбора данных Pressware и Floware
 стол для разрезки Zund M1600
(*) наша производственная площадка доступна для проектов заказчиков и тренинга для инженеров и технологов.
Высококвалифицированный персонал: от чертежей до полномасштабного прототипа, но не серийного производства
Офис для исследований
- дизайн: Catia V5 R19 (2 места)
- Анализ: Samcef, Nastran / Femap 9.3
Фокус Radius и Coexpair на композитах для производства изделий в
окончательной форме
 традиционные композиты: множество
 Композиты в окончательной форме зафордеталей заформовываются по отдельности, а
мовываются единым целом
затем собираются
• Детали изделия интегрированы
• Заформовываются в подходящую оснастку,
вне автоклава
• 90% готовность, изделие готово к обработке
и окраске
 Успешные процессы
(требуется многочисленная сборка)
• RTM: технология подачи смолы
• SQRTM: квалифицированная подача смолы
• IPM: формование с внутренним давлением
 В результате: Сложные аэрокосмические детали производятся с:
- меньшими трудозатратами, меньшим временем
- меньшая стоимость материалов
- более легкий вес
 в технологии RTM используются сухие материалы для производства преформ
 оснастка обычно выполнена из стали или алюминия, на всех поверхностях
 Для стабилизации преформы необходимо небольшое количество смолы (около 5%)
 Смола тщательно дегазируется и в форму подается вакуум
 смолы для RTM обладают малой вязкостью, ≤500 cps, пропитывание самой преформы
 во время отверждения поддерживается давление подачи смолы 7-8 bar
 SQRTM позволяет использовать препрег, специалиированный программой, включая
жесткие материалы Hexply 8552, Hexply M21, Cycom 977, Cycom 5250-4 BMI и Toray
3900-2 (BMS 8-279) (*)
 укладка материала, вакуумно приформованного или уложенного вручную, затем
уменьшенного в объеме под вакуумом
 оснастка выполнена из алюминия, стали или Invar
 На оснастку подается вакуум
 По мере нагрева оснастки, в оснастку инжектируется небольшое количество смолы для
препрега для заполнения краев полости детали
 во время отверждения поддерживается гидростатическое давление смолы в 8-9 bar
 IPM использует препрег для преформ - вакуумно приформованный, уложенный
вручную, а затем уменьшенный в объеме под вакуумом
 обычно оснастка выполнена из стали или алюминия, на большинстве поверхностях, с
одной или более гибкой оправкой
 на оснастку подается вакуум
 по мере нагрева оснастки, гибкие оправки держатся под давлением в 7-8 bar
 давление в оправке поддерживает гидростатическое давление смолы во время
отверждения
Процесс SQRTM обладает преимуществами по дизайну, качеству и стоимости
 могут применяться более вязкие и экзотические системы смол
 В закрытых процессах формования используются существующие вязкие
системы смол
 Качество более легко контролировать, по сравнению с автоклавом
 Гидростатическое давление смолы напрямую контролируется инжектором
смолы, вместо зависимости от переменных внутри автоклава
 Толщина изделия и объем армирующих материалов контролируется
выравненной оснасткой, а не зависит от качества вакуумного мешка и
разнообразия материалов
 экономия затрат также благодаря более быстрому времени цикла
 Скорость нагрева и охлаждения оснастки легко контролируется до
окончания процесса, например 30С/минуту, благодаря лучшей
проводимости в прессе
Цикл SQRTM может быть короче, чем отверждение в автоклаве
Приемка процесса SQRTM для производства Boeing 787 показывает
доверие к процессу
 Boeing обнародовал спецификацию производства для технологии
производства SQRTM с применением материала BMS 8-276 (более вязкий
препрег Toray 3900-1) в процессе закрытого формования
 Boeing и его основные поставщики интенсивно протестировали панели,
элементы и полномасштабные детали SQRTM и выявили превосходное
качество и схожесть с автоклавным производством.
 Рассматриваемый процесс показал себя значительно лучше, в сравнении с
существующими альтернативами технологий жидкого формования,
например RTM и VARTM, благодаря применению квалифицированных
вязких материалов и предварительно одобренному процессу
 Radius и Coexpair верят, что принятие Boeing технологии SQRTM даст толчок
для других применений по интеграции деталей и использованию
экономии процесса закрытого формования
Пресса Radius
 Пневматические пресса, электрический обогрев
 Большие пресса для применения в производстве
Система производства компонента 787
SQRTM в производстве на площадке
заказчика
Усовершенствованная система,
установленная в Coexpair для поддержки
разработок наших заказчиков
Схожий пресс установлен в Германии: 8 * 1,8 метра
Инжекционные системы Radius
 24-летний опыт в производстве композитов и производства оборудования
 От стандартных систем 2,1, 5 и 10 литров до усовершенствованных систем
20 литров –
инжекционная система с
контейнерами
3,5 литра – тележка дегазирования смолы
Анализ процесса в реальном времени
Рабочее место
 дизайн рабочего места и установка
 оснастка, пресс, инжекционная система, система для производства преформ
Применение производства изделий в конечной форме 2005 – 2009
(открытая информация, не конфиденциальная)
 проекты RTM / SQRTM
Разработка JSF (Lockheed)
Ракета JASSM (Klune Industries)
Фитинг центрального шарнира спойлера А340 (FACC)
Boeing 787 (различные заказчики)
 процесс SQRTM получил признание в промышленности
Крылья для Toyota
Концевая часть крыла Global Hawk
Структуры 787
Крыша фюзеляжа Sikorsky SARAP UH-60
Крыло и хвост военного самолета JASSM по технологии RTM
на производстве в Klune Industries
JASSM – крылатая ракета
AF & Navy следующего
поколения
Radius отвечает за:
• разработку процесса
• оснастку и
оборудование
• обучение и установку
производства
Модернизация ER-крыла в
процессе
Центральный фитинг спойлера для Airbus A340 из композитов заменяет
металлический
Композитный фитинг
спойлера FACC уменьшит
вес и стоимость
самолетов Airbus A330340
Radius отвечает за:
• дизайн оснастки
• инжиниринг процесса
• содействие в
производстве первого
изделия
Монолитное крыло по технологии SQRTM, разработанное для Toyota Aviation
4-местный самолет, выполненный полностью из угля
Заказчик
потребовал
монолитную
конструкцию для экономии затрат
производства
o Цель – высокая скорость производства
самолета
o Внешние слои, лонжероны и ребра – все
интегрировано

Роль Radius:
o Дизайн, технология, оснастка, первый
прототип
Монолитное крыло состоит из
ламината из однонаправленного
материала и полотна, и панели из
сэндвич – конструкции
Улучшенное крыло для Global Hawk RQ-4B летает с применением
технологии SQRTM
Многолонжеронное крыло на
производстве в Vough Aircraft
• Приблизительно 3,6м * 1,4м
• Около 20 кг
• Значительное сокращение
стоимости по сравнению с
традиционным дизайном
• Использовалась смола,
требуемая по USAF
Radius предоставил:
• разработку
• прототипы
• оснастку и оборудование для
производства
• обучение и первое
производство изделия
Законцовка крыла SQRTM соответствует строгим воздушным и
структурным требованиям
Интеграция деталей исключает стоимость
заполнения и конечной обработки предыдущих
моделей
•
дизайн 7 лонжеронов был заменен сэндвич
– конструкцией
•
превосходное качество первого изделия
•
левые и правые закрывающиеся детали
отформованы в одной оснастке, со
значительными преимуществами по сборке
•
Крыльевая кромка, бортовая нервюра и
смотровая панель – все установлено в
консольную часть законцовки крыла с
контролем регулировки точности и
поверхности склеивания в окончательной
форме
Radius активно сотрудничает с Boeing 787
Radius оказывает
содействие в разработке
концепции, подбору
производственного
процесса и самого
производства для таких
самолетов как Vought,
Spirit, GE и других
•
•
•
•
компоненты хвостового
оперения
герметическая
перегородка хвостовой
части
лопасти вентилятора
двигателя и платформы
контроль поверхности
Монолитная крыша фюзеляжа для UH-60 SARAP – самая сложная на
сегодняшний день структура для производства в окончательной форме
Фюзеляж SARAP был представлен на конференции AHS в мае 2007 года
Radius отвечает за:
• концептуальный дизайн
• разработку процесса
• оснастку и первое изделие
Крыша UH-60 состоит из всех балок, каркасов и стрингеров, отформованных
за один раз => инжекция «за один раз» основной конструкции более 100 кг
Цели проекта включали в себя сокращение количества деталей,
повышение полезной нагрузки и сокращения производственных затрат
Разработка технологии HL Composites: композитный многолонжеронный
щиток
Статус (единая деталь показала более высокий TRL)
Тестовый элемент для отслеживания 3
Статус дизайна
участков – понижение риска
Испытание образцов
Ультразвуковое испытание
Масштаб 1:1: композитное изделие
Разработка технологии HL Composites: композитный многолонжеронный
щиток
Что такое «композитный многолонжеронный щиток»?
Задача
Поставка модели для демонстрации композитного
многолонжеронного щитка целостного закрытого бокса
7,4 м по технологии RTM, включая применение нагрузок
Техническое требование:
Значительное сокращение периодических затрат,
принимая во внимание рассматриваемый интерфейс
В чем разница?
Ключевой вопрос: Возможно ли произвести закрытый
профиль детали длиной более 7 м за один раз с
технологией RTM?
Возможные
варианты
решения:
производство
полномасштабной композитной детали, запрошенной
для TRL6 сразу после TRL4 в целях понижения риска
Партнеры
Применение производства изделий в конечной форме 2007 – 2010
Разработанные в Европе (в Coexpair)
(открытая информация, не конфиденциальная)
 Проекты RTM / SQRTM
 EcomProject (TechspaceAero – группа Safran)
 Нагружаемые балки перекрытия (S.A.B.C.A)
 Навеска отклоняемого носка А380 (ASCO)
 Обучение для более чем 150 инженеров и технологов
 Долевое участие в проекте компанией Radius (модели оценочных
испытаний, прогнозирование испытаний)
 Проект исследования и разработки (Regional и FP7)
 IMS & CPS – проект FP7, SQRTM, 15 партнеров, координатор Coexpair
 Mapic3D – проект FP7, современные преформы
 CMExperts – региональный проект (Skywin) – дизайн оснастки и
производство
 EasiPM – региональный проект (Skywin) – современный процесс
отслеживания, spring-in
 CoSup - региональный проект (Skywin) – дизайн и производство большой
оснастки
Разработка компонентов двигателя (Ecom)
TechspaceAero
(Safran) выбрал
Coexpair в качестве
партнера
EcomProject
Coexpair и Radius
предоставили:
• содействие по
инжинирингу
• матрицы
• прототипы
SQRTM в сочетании с автоматическим трассировщиком
S.A.B.C.A. при участии Coexpair
разработало нагружаемые балки
перекрытия
• ленты препрега
• автоматическая укладка лент
• современная преформовка
Coexpair и Radius предоставили:
• содействие по инжинирингу
матрицы SQRTM
• инжекцию первого изделия
S.A.B.C.A. при участии Coexpair разработало нагружаемые балки перекрытия
S.A.B.C.A. при участии
Coexpair разработало
нагружаемые балки
перекрытия
•
•
•
ленты препрега
автоматическая укладка
лент
современная
преформовка
Coexpair и Radius
предоставили:
•
•
•
содействие по
инжинирингу
матрицы SQRTM
инжекцию первого
интегрированного
изделия 1,3 * 1,2 м
RTM для высоконагруженных двигающихся опор передних кромок крыла
Asco при содействии Coexpair разработало манипуляторы для двигающихся
кромок крыла
• толстая структура в RTM
• высоконагруженные хомуты
Coexpair и Radius предоставили:
• содействие по инжинирингу
• матрицы SQRTM
• инжекцию первого изделия
Испытание образцов
Производство панелей
и образцов для
испытаний
• RTM и SQRTM
• Cscan, образка
образцов,
испытания
Испытательная техника
• Метод конечноэлементного анализа
сложных элементов
• организация
испытаний
• оптические датчики
Численное моделирование
Метод конечно-элементного анализа
сложных элементов
•
•
•
•
инструменты кинематики
теплопередача
композитная структура
программное обеспечение Coexlam®
GPL laminate
Расчетная производительность
Catia V5 R19 – 2 рабочих
места
• дизайн композитной
детали
• дизайн оснастки
• конфигурация рабочей
площадки
Небольшое оборудование
Coexdaq
• Сбор данных
(температура,
давление, вакуум)
• Выбор оптических
датчиков волокна
Coexreg
• Терморегуляция
(нагрев поверхности и
другое)
Площадка Coexpair
Обучение технологиям RTM / SQRTM
Детали по технологиям RTM / SQRTM
Coexpair тщательно разрабатывает и координирует проект FP7: IMS & CPS
Синергизм инновационных материалов и стратегий производства
композитов
Что делает Radius / Coexpair?
 Инжиниринговые услуги
•
•
•
•
•
Разработка новой концепции: дизайн и дизайн для производства (DFM)
Интеграция деталей
Анализ нагрузки
Дизайн ламината и преформ
Анализ рисков
 Разработка процессов производства
•
•
•
•
Экономичное производство: производство в окончательной форме, вне автоклава
SQRTM: для тягучести препрегов с эффективностью производства по технологии RTM
Оценка возможности применения смол
Дизайн приформовки ламината / слоев
 Дизайн оснастки и производство
•
•
•
•
Низкий процент брака изделия, использование высококачественных материалов
Длительный срок эксплуатации оснастки
Крупные углепластиковые структуры с алюминиевой оснасткой
Управление анализом теплового коэффициента для получениях точных размеров
 Поставка оборудования и рабочего места
•
•
•
•
Пресса: экономичные, легковесные, нет загрязнения маслом, большие по размерам
Инжекторы: гибкие и контролируемые
Дегазаторы для смолы: критично для высококачественного производства
Вакуумные приформовщики: для толстых секций