Loop Technology是開發(fā)高速自動化大型復合材料結(jié)構(gòu)預成型工藝的機器的前沿。用復合材料生產(chǎn)新一代環(huán)保、可持續(xù)的飛機部件尤其是機翼蒙皮和機身部分。未來的復合材料生產(chǎn)技術勢必要向復合結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)與金屬結(jié)構(gòu)等效且低成本的方向發(fā)展。

當前的自動化制造技術，如自動化纖維鋪設（AFP）和自動化膠帶鋪設（ATL），在過去二十年中徹底改變了復合材料用于航空結(jié)構(gòu)部件的制造，但由于其相對較低的生產(chǎn)速率而受到限制。當需要大量生產(chǎn)的大型零件時，必須使用更多的機器，因此，它需要額外的成本和投資，從而導致經(jīng)濟效益差。

新的生產(chǎn)方法將徹底改變復合材料用于航空結(jié)構(gòu)部件的制造領域。一種新的大型零件鋪放技術已經(jīng)逐漸引起了各大航空航天制造商的興趣，它不再需要鋪設一系列絲束，相反，通過中生產(chǎn)完整的層達到一次制造成型的效果。這種制造技術每小時生產(chǎn)超過200公斤的材料。該技術能夠減少鋪設面板所需的層總數(shù)，從而減少鋪設預制件所需的時間。例如，目前需要超過100000個單獨絲束或膠帶的機翼蒙皮在完全鋪層的情況下使用該技術可以減少到150個。

除此之外，與其他系統(tǒng)（例如AFP工藝每小時只能生產(chǎn)20kg材料）相比，該技術朝著高容量發(fā)展，有可能減少40%的能源消耗，減少30%所需空間，成本降低50%。

圖1:一種超高速生產(chǎn)設備FibreFORM

FibreFORM是一種具備超高速生產(chǎn)能力的機器，可以適配自動化工藝系統(tǒng)（見圖1）。該機器拾取大塊預先切割的織物，將其加工成與模具表面匹配的形狀，然后將其放下并以高度可重復的精度重復該過程。

該系統(tǒng)基于一系列橫跨單元寬度的樣條曲線（見圖2）。安裝在這些樣條上的是控制元件。每一條樣條都通過一系列電機進行控制，使系統(tǒng)能夠以理論上實現(xiàn)零誤差率制造。樣條曲線可以獨立于其相鄰曲面進行操作，實現(xiàn)雙曲面。該技術精確的控制系統(tǒng)中材料的剪切行為，從而實現(xiàn)可重復的疊層過程。該技術設計用于處理預浸料和干燥纖維，單獨控制的元件使FibreFORM能夠拾取和放置各種不同尺寸和形狀的簾布層，包括不規(guī)則截面和切口。該系統(tǒng)可用于處理寬度達2米的簾布層，長度從0.4米至20米。該技術還包括集成視覺系統(tǒng)，以促進高精度簾布層的定位。高精度系統(tǒng)不依賴于路徑跟蹤精度，并且對層板和表面幾何形狀沒有要求。

圖2:FibreFORM細節(jié)展示

與所有制造技術一樣，該技術在實際應用中也存在一些問題。例如FibreFORM機器必須與預設層尺寸一樣大，并且在生產(chǎn)過程中能耗較高。

干燥纖維在搬運材料時通常需要較高的氣流速度以產(chǎn)生升力。根據(jù)材料特性，這可能會導致FibreFORM運行成本的增加。這些問題后續(xù)的研發(fā)過程中加以解決，以提高該技術的可行性，包括拓展其在其他行業(yè)中的應用。

此文由中國復合材料工業(yè)協(xié)會翻譯，文章不用于商業(yè)目的，僅供行業(yè)人士交流，引用請注明出處。