O OEM italiano e fornecedor Tier 1, Leonardo, colaborou com o departamento de P&D da CETMA para desenvolver novos materiais compósitos, máquinas e processos, incluindo soldagem por indução para consolidação no local de compósitos termoplásticos.#Tendência#céu limpo#f-35
A Leonardo Aerostructures, líder na produção de materiais compósitos, produz corpos de fuselagem de peça única para o Boeing 787. Está trabalhando com a CETMA para desenvolver novas tecnologias, incluindo moldagem por compressão contínua (CCM) e SQRTM (fundo).Tecnologia de produção.Fonte |Leonardo e CETMA
Este blog é baseado na minha entrevista com Stefano Corvaglia, engenheiro de materiais, diretor de P&D e gerente de propriedade intelectual do departamento de estrutura de aeronaves da Leonardo (Grottaglie, Pomigliano, Foggia, instalações de produção de Nola, sul da Itália), e uma entrevista com o Dr. engenheiro e chefe.Projeto de cooperação entre CETMA (Brindisi, Itália) e Leonardo.
Leonardo (Roma, Itália) é um dos principais players mundiais nas áreas aeroespacial, defesa e segurança, com um volume de negócios de 13,8 mil milhões de euros e mais de 40.000 funcionários em todo o mundo.A empresa fornece soluções abrangentes para sistemas aéreos, terrestres, marítimos, espaciais, de rede e segurança, além de sistemas não tripulados em todo o mundo.O investimento em I&D da Leonardo é de aproximadamente 1,5 mil milhões de euros (11% das receitas de 2019), ocupando o segundo lugar na Europa e o quarto no mundo em termos de investimento em investigação nos domínios aeroespacial e de defesa.
A Leonardo Aerostructures produz corpos de fuselagem compostos de peça única para as peças 44 e 46 do Boeing 787 Dreamliner.Fonte |leonardo
A Leonardo, por meio de seu departamento de estrutura de aviação, fornece aos principais programas de aeronaves civis do mundo a fabricação e montagem de grandes componentes estruturais de materiais compósitos e tradicionais, incluindo fuselagem e cauda.
A Leonardo Aerostructures produz estabilizadores horizontais compostos para o Boeing 787 Dreamliner.Fonte |leonardo
Em termos de materiais compósitos, a Divisão de Estrutura Aeroespacial da Leonardo produz “barris de peça única” para as seções centrais 44 e 46 da fuselagem do Boeing 787 em sua fábrica de Grottaglie e os estabilizadores horizontais em sua fábrica de Foggia, representando aproximadamente 14% da fuselagem do 787.%.A produção de outros produtos de estrutura composta inclui a fabricação e montagem da asa traseira das aeronaves comerciais ATR e Airbus A220 em sua fábrica em Foggia.Foggia também produz peças compostas para o Boeing 767 e programas militares, incluindo o Joint Strike Fighter F-35, o caça Eurofighter Typhoon, a aeronave de transporte militar C-27J e o Falco Xplorer, o mais recente membro da família de aeronaves não tripuladas Falco produzido por Leonardo.
“Juntamente com o CETMA, estamos realizando muitas atividades, como em compósitos termoplásticos e moldagem por transferência de resina (RTM)”, disse Corvaglia.“Nosso objetivo é preparar as atividades de P&D para produção no menor tempo possível.Em nosso departamento (P&D e gestão de PI), também buscamos tecnologias disruptivas com menor TRL (nível de prontidão técnica - ou seja, o TRL inferior é incipiente e está mais distante da produção), mas esperamos ser mais competitivos e fornecer ajuda aos clientes em todo o mundo."
Pappadà acrescentou: “Desde os nossos esforços conjuntos, temos trabalhado arduamente para reduzir custos e impacto ambiental.Descobrimos que os compósitos termoplásticos (TPC) foram reduzidos em comparação com os materiais termofixos.”
Corvaglia destacou: “Desenvolvemos essas tecnologias junto com a equipe de Silvio e construímos alguns protótipos de baterias automatizadas para avaliá-las em produção”.
“O CCM é um grande exemplo dos nossos esforços conjuntos”, disse Pappadà.“Leonardo identificou certos componentes feitos de materiais compósitos termofixos.Juntos exploramos a tecnologia de fornecimento desses componentes em TPC, focando nos locais onde há grande quantidade de peças na aeronave, como estruturas de emendas e formas geométricas simples.Verticalidades.”
Peças fabricadas na linha de produção de moldagem por compressão contínua da CETMA.Fonte |“CETMA: Inovação Italiana em P&D de Materiais Compósitos”
Ele continuou: “Precisamos de uma nova tecnologia de produção com baixo custo e alta produtividade”.Ele ressaltou que, no passado, uma grande quantidade de resíduos era gerada durante a fabricação de um único componente do TPC.“Então, produzimos um formato de malha baseado na tecnologia de moldagem por compressão não isotérmica, mas fizemos algumas inovações (patente pendente) para reduzir o desperdício.Projetamos uma unidade totalmente automática para isso e depois uma empresa italiana a construiu para nós.“
Segundo Pappadà, a unidade pode produzir componentes projetados por Leonardo, “um componente a cada 5 minutos, funcionando 24 horas por dia”.No entanto, sua equipe teve que descobrir como produzir as pré-formas.Ele explicou: “No início precisávamos de um processo de laminação plana, porque esse era o gargalo da época”.“Então, nosso processo começou com um blank (laminado plano) e depois aqueceu-o em forno infravermelho (IR)., E depois colocado na prensa para formação.Os laminados planos são geralmente produzidos em prensas grandes, que requerem de 4 a 5 horas de ciclo.Decidimos estudar um novo método que possa produzir laminados planos com mais rapidez.Portanto, na Leonardo Com o apoio de engenheiros, desenvolvemos uma linha de produção de CCM de alta produtividade no CETMA.Reduzimos o tempo de ciclo de peças de 1m por 1m para 15 minutos.O importante é que este seja um processo contínuo, para que possamos produzir comprimento ilimitado.”
A câmera termográfica infravermelha (IRT) na linha de perfilagem progressiva SPARE ajuda a CETMA a entender a distribuição de temperatura durante o processo de produção e gerar análises 3D para verificar o modelo computacional durante o processo de desenvolvimento do CCM.Fonte |“CETMA: Inovação Italiana em P&D de Materiais Compósitos”
No entanto, como este novo produto se compara ao CCM que a Xperion (agora XELIS, Markdorf, Alemanha) utiliza há mais de dez anos?Pappadà disse: “Desenvolvemos modelos analíticos e numéricos que podem prever defeitos como vazios”.“Colaborámos com Leonardo e a Universidade de Salento (Lecce, Itália) para compreender os parâmetros e o seu impacto na qualidade.Utilizamos estes modelos para desenvolver este novo CCM, onde podemos ter uma espessura elevada mas também podemos alcançar uma qualidade elevada.Com estes modelos, podemos não só otimizar a temperatura e a pressão, mas também otimizar o seu método de aplicação.Você pode desenvolver muitas técnicas para distribuir uniformemente a temperatura e a pressão.No entanto, precisamos compreender o impacto desses fatores nas propriedades mecânicas e no crescimento de defeitos das estruturas compostas.”
Pappadà continuou: “Nossa tecnologia é mais flexível.Da mesma forma, o CCM foi desenvolvido há 20 anos, mas não há informações sobre ele porque as poucas empresas que o utilizam não compartilham conhecimento e experiência.Portanto, devemos começar do zero, apenas com base em nossa compreensão de materiais compósitos e processamento.”
“Estamos agora elaborando planos internos e trabalhando com os clientes para encontrar os componentes dessas novas tecnologias”, disse Corvaglia.“Essas peças podem precisar ser reprojetadas e requalificadas antes que a produção possa começar.”Por que?“O objetivo é tornar a aeronave o mais leve possível, mas com preço competitivo.Portanto, devemos também otimizar a espessura.No entanto, podemos descobrir que uma peça pode reduzir o peso ou identificar várias peças com formatos semelhantes, o que pode economizar muito dinheiro.”
Ele reiterou que até agora esta tecnologia esteve nas mãos de poucas pessoas.“Mas desenvolvemos tecnologias alternativas para automatizar esses processos, adicionando moldes de prensagem mais avançados.Colocamos um laminado plano e depois retiramos uma parte dele, pronto para usar.Estamos em processo de redesenho de peças e desenvolvimento de peças planas ou perfiladas.A fase do CCM.”
“Agora temos uma linha de produção de CCM muito flexível na CETMA”, disse Pappadà.“Aqui podemos aplicar diferentes pressões conforme necessário para obter formas complexas.A linha de produtos que desenvolveremos em conjunto com a Leonardo será mais focada em atender seus componentes específicos requeridos.Acreditamos que diferentes linhas CCM podem ser usadas para longarinas planas e em formato de L, em vez de formatos mais complexos.Desta forma, em comparação com as grandes prensas usadas atualmente para produzir peças geométricas complexas de TPC, podemos manter o custo do equipamento baixo.”
A CETMA usa CCM para produzir longarinas e painéis de fita unidirecional de fibra de carbono/PEKK e, em seguida, usa soldagem por indução deste demonstrador de feixe de quilha para conectá-los no projeto Clean Sky 2 KEELBEMAN gerenciado pela EURECAT.Fonte|”Um demonstrador para soldagem de vigas de quilha termoplásticas é realizado.”
“A soldagem por indução é muito interessante para materiais compósitos, porque a temperatura pode ser muito bem ajustada e controlada, o aquecimento é muito rápido e o controle é muito preciso”, disse Pappadà.“Juntamente com Leonardo, desenvolvemos a soldagem por indução para unir componentes TPC.Mas agora estamos considerando o uso de soldagem por indução para consolidação in situ (ISC) de fita TPC.Para isso, desenvolvemos uma nova fita de fibra de carbono, que pode ser aquecida muito rapidamente por soldagem por indução em uma máquina especial.A fita utiliza o mesmo material de base da fita comercial, mas possui uma arquitetura diferente para melhorar o aquecimento eletromagnético.Ao mesmo tempo que otimizamos as propriedades mecânicas, também estamos considerando o processo para tentar atender a diferentes requisitos, como como lidar com eles de maneira econômica e eficiente por meio da automação.”
Ele ressaltou que é difícil conseguir ISC com fita TPC com boa produtividade.“Para utilizá-lo na produção industrial, é necessário aquecer e resfriar mais rapidamente e aplicar pressão de forma muito controlada.Por isso, decidimos utilizar a soldagem por indução para aquecer apenas uma pequena área onde o material é consolidado e o restante dos laminados são mantidos frios.”Pappadà afirma que o TRL para soldagem por indução utilizado na montagem é maior.“
A integração no local usando aquecimento por indução parece extremamente perturbadora – atualmente, nenhum outro OEM ou fornecedor de nível está fazendo isso publicamente.“Sim, esta pode ser uma tecnologia disruptiva”, disse Corvaglia.“Pedimos patentes para a máquina e os materiais.Nosso objetivo é um produto comparável aos materiais compósitos termofixos.Muitas pessoas tentam usar TPC para AFP (Automatic Fiber Placement), mas a segunda etapa deve ser combinada.Em termos de geometria, esta é uma grande limitação em termos de custo, tempo de ciclo e tamanho da peça.Na verdade, podemos mudar a forma como produzimos peças aeroespaciais.”
Além dos termoplásticos, Leonardo continua pesquisando a tecnologia RTM.“Esta é outra área onde estamos cooperando com o CETMA, e novos desenvolvimentos baseados na tecnologia antiga (neste caso SQRTM) foram patenteados.Moldagem por transferência de resina qualificada originalmente desenvolvida pela Radius Engineering (Salt Lake City, Utah, EUA) (SQRTM).Corvaglia disse: “É importante ter um método de autoclave (OOA) que nos permita utilizar materiais já qualificados.“Isso também nos permite usar pré-impregnados com características e qualidades bem conhecidas.Usamos essa tecnologia para projetar, demonstrar e solicitar uma patente para caixilhos de janelas de aeronaves.“
Apesar da COVID-19, o CETMA ainda está processando o programa Leonardo. Aqui é mostrado o uso do SQRTM para fabricar estruturas de janelas de aeronaves para obter componentes livres de defeitos e acelerar a pré-formação em comparação com a tecnologia RTM tradicional.Portanto, a Leonardo pode substituir peças metálicas complexas por peças compostas de malha sem processamento adicional.Fonte |CETMA, Leonardo.
Pappadà destacou: “Esta também é uma tecnologia mais antiga, mas se você estiver online, não encontrará informações sobre esta tecnologia”.Mais uma vez, estamos utilizando modelos analíticos para prever e otimizar parâmetros de processo.Com esta tecnologia podemos obter uma boa distribuição de resina - sem áreas secas ou acumulação de resina - e porosidade quase nula.Como podemos controlar o conteúdo de fibra, podemos produzir propriedades estruturais muito elevadas e a tecnologia pode ser usada para produzir formas complexas.Usamos os mesmos materiais que atendem aos requisitos de cura em autoclave, mas usamos o método OOA, mas você também pode decidir usar uma resina de cura rápida para reduzir o tempo do ciclo para alguns minutos.“
“Mesmo com o pré-impregnado atual, reduzimos o tempo de cura”, disse Corvaglia.“Por exemplo, em comparação com um ciclo normal de autoclave de 8 a 10 horas, para peças como caixilhos de janelas, o SQRTM pode ser usado por 3 a 4 horas.Calor e pressão são aplicados diretamente às peças e a massa de aquecimento é menor.Além disso, o aquecimento da resina líquida na autoclave é mais rápido que o do ar, e a qualidade das peças também é excelente, o que é especialmente benéfico para formatos complexos.Sem retrabalho, quase zero vazios e excelente qualidade de superfície, porque a ferramenta está no controle e não no saco de vácuo.
Leonardo está usando uma variedade de tecnologias para inovar.Devido ao rápido desenvolvimento da tecnologia, acredita que o investimento em I&D de alto risco (baixo TRL) é essencial para o desenvolvimento de novas tecnologias necessárias para produtos futuros, o que excede as capacidades de desenvolvimento incremental (curto prazo) que os produtos existentes já possuem. .O plano diretor de P&D da Leonardo para 2030 combina essa combinação de estratégias de curto e longo prazo, o que representa uma visão unificada para uma empresa sustentável e competitiva.
Como parte deste plano, lançará o Leonardo Labs, uma rede internacional de laboratórios corporativos de P&D dedicados à P&D e à inovação.Até 2020, a empresa procurará abrir os primeiros seis laboratórios Leonardo em Milão, Turim, Génova, Roma, Nápoles e Taranto, e está a recrutar 68 investigadores (Leonardo Research Fellows) com competências nas seguintes áreas): 36 sistemas inteligentes autónomos para posições de inteligência artificial, 15 análises de big data, 6 computação de alto desempenho, 4 eletrificação de plataformas de aviação, 5 materiais e estruturas e 2 tecnologias quânticas.O Laboratório Leonardo desempenhará o papel de posto de inovação e criador da futura tecnologia de Leonardo.
Vale ressaltar que a tecnologia da Leonardo comercializada em aeronaves também poderá ser aplicada em seus departamentos terrestre e marítimo.Fique ligado para mais atualizações sobre Leonardo e seu impacto potencial em materiais compósitos.
A matriz une o material reforçado com fibra, dá forma ao componente compósito e determina a qualidade da superfície.A matriz compósita pode ser polimérica, cerâmica, metálica ou carbono.Este é um guia de seleção.
Para aplicações de compósitos, essas microestruturas ocas substituem muito volume por baixo peso e aumentam o volume de processamento e a qualidade do produto.
Horário da postagem: 09 de fevereiro de 2021