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cfrp 结构

使用各种焊接技术组装 CFK 机身

焊接 CFRP 结构有可能减轻飞机结构的重量,并大大缩短装配时间。作为欧盟资助的 MultiFAL 研究项目的一部分,各种焊接技术已发展到 TRL6 水平。FFT Produktionssysteme 公司负责建立装配站,包括整个自动化和安全系统以及焊接效应器的移动系统。

在带 PAX 和货舱底板的 8 米长机身上演示了三种不同的焊接技术。两条纵向接缝采用激光和超声波焊接。所有框架接缝均采用电阻焊接。这是世界上最大的热塑性 CFRP 机身演示。

广泛的欧洲合作

多家欧洲公司为该项目的成功做出了贡献:

  • 机身外壳由 PAG、德国航天中心奥格斯堡分部和 "Stunning "研发联合体制造。
  • 焊接效应器由弗劳恩霍夫、AIMEN、CTI 和 AITIIP 提供。- Fraunhofer IFAM 负责机身外壳的定位和对齐。
  • 装配系统由 CTI、FFT 和 AIMEN 开发。该系统由位于德国斯塔德的弗劳恩霍夫IFAM的FFT Produktionssysteme公司负责制造、组装和调试。

"焊接 CFRP 结构有可能减轻飞机结构的重量,并大大缩短装配时间"。

项目挑战

一些具有挑战性的要求需要特别关注:

  • 高精度和相当大的工作载荷要求支撑结构具有高刚度,以限制挠度。
  • 在有限空间内移动大型结构:将壳体插入工作站,最后将焊接好的船体部分移出工作站。
  • 人员进入焊接区域时的人体工程学和职业安全

项目实现

一座 9 米长的稳定悬臂桥成为工作站的主要构件,它承载着用于纵向焊接的可精确移动的反支撑。它还容纳了两个轻型线性轴,用于移动框架耦合的末端效应器。安装在可调垫上的下部外壳已精确对齐。上部外壳连接到十个六脚架上,用真空吸盘进行位置和形状调整。反力块根据机身的标称几何形状进行了调整。使用激光跟踪仪测量装配站的元件对齐精度。即使在最大焊接压力下,焊接过程中的所有弹性变形都很小。

焊桥必须有一个开口端,用于插入外壳和拆卸机身部分。在焊接过程中,一个可拆卸的支撑结构被连接到桥的另一端。在焊接纵向接缝时,加固块被伸出。框架耦合的整合、壳体的整合以及横截面的移动都是通过缩回的块体进行的。

装配站的精度和刚度均符合要求。对焊接机身进行的目视和几何检查取得了非常令人满意的结果。对焊接质量的调查尚未结束。初步结果非常令人满意。

纵向焊接的速度为每秒几毫米,比任何铆接工艺都要快得多。

总体观点

FFT Produktionssysteme 正在进行几个研发项目,以改进飞机制造中的飞机制造技术。其中包括粘接(如 kaMeL 项目)和新的人体工程学概念(如 SeMoSys 项目),所有这些项目都旨在为创新的下一代飞机高效地大规模生产轻质 CFRP 和金属结构。该项目获得了欧盟地平线 2020 研究与创新计划(Horizon 2020 research and innovation programme)的资助,资助协议编号为 821277 MultiFAL,由 Clean Sky 2 公司提供。

资料来源:FUTURED.ZAL 杂志 2024