自动化制造技术与刚性泡沫芯结合可实现飞机零件大批量生产

可行性研究表明，使用赢创泡沫芯和自动化制造技术可以提高生产能力。

飞机工业使用碳纤维/环氧树脂预浸料和蜂窝芯来制造各种复杂的结构部件，例如机翼检修板；机翼襟翼轨道和机身腹部整流罩；前缘和后缘部分；以及扰流板，副翼，小翼和起落架舱门。

然而，根据赢创资源效率有限公司（德国埃森）的说法，这些零件的生产无法跟上飞机原始设备制造商寻求提高生产率的市场需求。这个问题有两个方面：费时的手工铺装过程，以及将传统蜂窝芯用于三明治复合材料所固有的生产瓶颈。

蜂窝状芯的开孔结构需要使用灌封材料来密封芯边缘，并且需要使用粘合剂膜将芯材料粘合到层压皮上。还需要耗时的两步固化工艺来模制蜂窝芯层压板。

作为解决方案，赢创一直在与技术合作伙伴合作，研究使用自动纤维铺放（AFP）和自动胶带铺设（ATL）工艺以及赢创的ROHACELL HERO聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）结构来高速生产结构化飞机三明治组件的可行性泡沫可替代蜂窝芯。

ROHACELL HERO是一种刚性，闭孔，结构泡沫芯材，于2013年首次推出，某些级别的产品现已通过空中客车AIMS（空中客车行业材料规范）04-11-011认证，可作为芯材使用。Evonik说，ROHACELL HERO的高抗压强度使材料能够在真空机器人手臂处理过程中应对压实。闭孔泡沫材料还消除了造成蜂窝工艺瓶颈的额外成型和灌封步骤。

在2019年完成的可行性研究中，赢创与德国国家航空航天研究中心Deutsche Zentrum fur Luft-und Raumfahrt eV（DLR，Stade，Germany）以及空客子公司Composite Technology Center GmbH（CTC，Stade）合作，专门研究复合加工技术。

这项研究基于CTC先前2014年项目的发现，该项目研究了Dornier 728机头起落架舱门部件的高压灭菌器（OOA）手工叠层生产的材料选择，并发现赢创的PMI泡沫芯夹在中间与碳纤维/环氧树脂预浸料和蜂窝芯设计相比，碳纤维/环氧树脂面皮的生产成本降低了25％，重量减轻了19％。2019年的研究着眼于自动构建Dornier 728零件以进行大批量生产。

对于这项新研究，在DLR的EVo工厂中成功进行了碳纤维/环氧预浸料三明治零件预成型件的生产试验，这是一条高度灵活的全自动生产线。EVo工厂配备了常规的真空夹持器机械臂，用于处理定尺寸的玻璃纤维和碳纤维织物，胶带，雷击防护网和泡沫芯。

根据赢创的数据，研究结果表明，与手动生产相同零件相比，模具使用时间减少了65％。对于飞机零件制造商来说，这有效地使产能翻了一番，提供了赢创公司认为使用相同工具的蜂窝芯无法实现的零件输出率。

EVo工厂机器人的堆放试验表明，可以使用自动化技术显着减少使用ROHACELL HERO作为夹层泡沫芯材而不是同等等级蜂窝材料制造Dornier 728前起落架门所需的总体生产步骤和时间核心。另一个成本优势是，EVo当前的自动化设备本来需要进行修改才能处理蜂窝状芯，而无需进行调整以支持ROHACELL泡沫芯部件。根据德国哈勒市弗劳恩霍夫IWM研究所的机械性能，赢创表示，ROHACELL HERO还具有与飞机结构级蜂窝芯相当的抗损伤性和目测可检测性。

赢创的目标是将这些工艺和材料用于飞机的大批量零件生产。[compositesplus]