STRUKTURY Z CFRP
MONTAŻ KADŁUBÓW CFRP Z WYKORZYSTANIEM RÓŻNYCH TECHNIK SPAWANIA
Spawanie konstrukcji CFRP może przyczynić się do zmniejszenia masy konstrukcji samolotów i znacznego skrócenia czasu montażu. W ramach finansowanego przez Unię Europejską projektu badawczego MultiFAL opracowano różne technologie spawania na poziomie TRL6. FFT Production Systems odpowiadało za budowę stanowiska montażowego, w tym za cały system automatyki i bezpieczeństwa, a także za układ ruchu chwytaków spawalniczych.
Zaprezentowano trzy różne techniki spawania na kadłubie o długości 8 metrów z podłogą PAX i ładunkiem. Dwa podłużne szwy połączono metodą spawania laserowego i ultradźwiękowego. Wszystkie połączenia ramy zostały zintegrowane poprzez zgrzewanie oporowe. Efektem jest największy na świecie egzemplarz demonstracyjny kadłuba wykonanego z termoplastycznego tworzywa CFRP.
KOMPLEKSOWA WSPÓŁPRACA EUROPEJSKA
Do sukcesu projektu przyczyniło się kilka europejskich firm:
- Skorupy kadłuba zostały zbudowane przez PAG, DLR Augsburg i konsorcjum badawczo-rozwojowe „Stunning”.
- Efektory spawalnicze dostarczyły firmy Fraunhofer, AIMEN, CTI i AITIIP. - Fraunhofer IFAM odpowiadał za pozycjonowanie i ustawienie skorup kadłuba.
- Linię montażową zaprojektowały KTI, FFT i AIMEN. Został on wyprodukowany, zmontowany i uruchomiony przez FFT Produktionssysteme w Fraunhofer IFAM w Stade w Niemczech.
- „Spawanie konstrukcji CFRP ma potencjał zmniejszenia masy konstrukcji samolotów i znacznego skrócenia czasu montażu”.
WYZWANIA PROJEKTU
Niektóre wymagające wymagania wymagały szczególnej uwagi:
- Wysoka dokładność i znaczne obciążenia robocze wymagały dużej sztywności konstrukcji nośnej, aby ograniczyć ugięcia.
- Przenoszenie dużych konstrukcji w ograniczonej przestrzeni: wkładanie skorup do stanowiska i na koniec przenoszenie zespawanej sekcji kadłuba poza stanowisko.
- Ergonomia i bezpieczeństwo pracy przy dostępie do stanowisk spawalniczych
REALIZACJA PROJEKTU
Stabilny, 9-metrowy most wspornikowy stanowi główny element stacji i podtrzymuje precyzyjnie ruchome przeciwuchwyty do spawania wzdłużnego. Znajdują się w nim również dwie lekkie osie liniowe służące do poruszania końcowym efektem sprzęgającym ramę. Dolna część obudowy, spoczywająca na regulowanych podkładkach, została precyzyjnie wyrównana. Górną powłokę przymocowano do dziesięciu heksapodów za pomocą przyssawek próżniowych, które służyły do regulacji położenia i kształtu. Bloki przeciwstawne dostosowano do nominalnej geometrii kadłuba. Wykorzystując pomiary za pomocą trackera laserowego, elementy obszaru montażowego zostały wyrównane z wymaganą dokładnością. Wszystkie odkształcenia sprężyste powstałe w trakcie spawania były niewielkie, nawet przy maksymalnym ciśnieniu spawania.
Aby włożyć skorupę i wyjąć sekcję kadłuba, mostek musi mieć otwarty koniec. Podczas prac spawalniczych na drugim końcu mostu zamontowano ruchomą konstrukcję wsporczą. Bloki przeciwstawne zostały wydłużone, a połączenia wzdłużne zespawane. Integracja sprzęgu ramy, integracja powłoki oraz ruchy przekroju poprzecznego zostały przeprowadzone przy użyciu wsuniętych bloków.
Dokładność i sztywność stanowiska montażowego spełniły wymagania. Wyniki wizualnej i geometrycznej kontroli spawanego kadłuba były bardzo zadowalające. Badania nad uzyskaną jakością spawania nie zostały jeszcze zakończone. Pierwsze wyniki są bardzo obiecujące.
Spawanie wzdłużne odbywa się z prędkością kilku milimetrów na sekundę, co jest znacznie szybsze niż jakikolwiek proces nitowania.
PERSPEKTYWA OGÓLNA
Firma FFT Production Systems prowadzi szereg projektów badawczo-rozwojowych mających na celu udoskonalenie technologii produkcji samolotów. Należą do nich m.in. łączenie (np. projekt kaMeL) lub nowe koncepcje ergonomiczne (np. projekt SeMoSys). Celem wszystkich projektów jest wydajna, masowa produkcja lekkich konstrukcji CFRP i metalowych na potrzeby innowacyjnych samolotów nowej generacji. Projekt ten otrzymał dofinansowanie ze strony Clean Sky 2 w ramach programu badań naukowych i innowacji Unii Europejskiej Horyzont 2020 na podstawie umowy o dotację nr 821277 MultiFAL.
źródło : FUTURED. ZAL Magazin 2024
