MTorres與空中客車公司聯(lián)合開發(fā)了一種用于干燥碳纖維的AFP疊層系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用于高溫灌注技術(shù)。該項(xiàng)目在今年的JEC復(fù)合材料創(chuàng)新獎中被公認(rèn)為航空航天工藝類別中最具創(chuàng)新性的項(xiàng)目，該獎項(xiàng)于2022年JEC世界博覽會期間宣布。該文章已發(fā)表在JEC復(fù)合材料雜志第148期。

根據(jù)Cleansky 2計(jì)劃，空中客車公司希望為干燥纖維提供一種AFP疊層系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠與高溫復(fù)合材料制造以及灌注、輕質(zhì)、便攜和節(jié)能等高水平要求兼容。該計(jì)劃的最終目的是證明一種成本較低的預(yù)浸料/高壓釜替代技術(shù)以減少交付周期和環(huán)境足跡，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高設(shè)計(jì)公差精度和高質(zhì)量水平。

不久前，MTorres公司開發(fā)了Torreswing機(jī)身，這是IIAMS項(xiàng)目開發(fā)的一個(gè)先例。由于MTorres在復(fù)合材料領(lǐng)域的專業(yè)知識和技術(shù)，MTorres獲得了獨(dú)立開發(fā)IIAMS項(xiàng)目的資格。但要面對使用干燥碳纖維和使用高壓釜外技術(shù)（OoA）通過液體樹脂灌注（LRI）制造大型一級結(jié)構(gòu)的機(jī)身，此項(xiàng)目依舊是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

IIAMS項(xiàng)目與設(shè)計(jì)輕重量、高性能新型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)有關(guān)。具體地說，這一創(chuàng)新系統(tǒng)必須能夠制造碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的可飛部件，同時(shí)這種結(jié)構(gòu)必須通過灌注工藝來制造。此外，所有結(jié)構(gòu)部件必須由AFP疊層制造，以獲得更高的強(qiáng)度。此外，還需大幅降低成本。圖注：C-295渦輪螺旋槳演示機(jī)左右翼均采用樹脂灌注，對一個(gè)4米長的無緊固件外扭矩箱進(jìn)行的三維模擬圖

從圖中可以看出，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)4米長的外部扭矩箱（無緊固件）的所有部件，除了一個(gè)外殼外，還為C-295渦輪螺旋槳演示機(jī)的左右翼都使用了熱塑性樹脂注入。此過程必須一次性完成，包括蒙皮、翼梁、桁條和加強(qiáng)件的制造，所有部件都有不同的形狀和厚度。

翼盒使用寬12.7 mm的干燥碳纖維膠帶和高溫（Tg =180°C）固化樹脂，配備節(jié)能工具、低成本加熱系統(tǒng)和基于傳感器的數(shù)字控制和模擬，以預(yù)測和管理加工步驟。

項(xiàng)目最苛刻的要求之一是可移植性。至關(guān)重要的是，所有的工具和制造設(shè)備都是便攜式和靈活的，以滿足在任何制造現(xiàn)場的工況需求。自動熱灌注系統(tǒng)（ACTI）就是為此目的而設(shè)計(jì)的，對桁條和翼梁（包括其加強(qiáng)件）進(jìn)行熱覆蓋成形；桁條、翼梁、加強(qiáng)筋和蒙皮的整體注入；和固化循環(huán)，無需使用樹脂，只需真空條件。此外，為了追求輕量化和公差精度，該模具采用CFRP材料制成。

圖注：AFP用于鋪設(shè)翼盒蒙皮、縱梁和翼梁2D坯料

在開發(fā)階段，他們使用由TorresTape生產(chǎn)的12.7mm寬、300g/m²干燥碳纖維膠帶進(jìn)行工藝設(shè)置和調(diào)整，該膠帶由三菱Rayon 50K高強(qiáng)度（HS）纖維制成，由于它的設(shè)計(jì)便于在灌注過程中以及在使用AFP頭的鋪層過程中發(fā)揮良好的性能，因此成本更低。

最后，但并非最不重要的是，將模具加熱至120°C，使用定位器、墊板和數(shù)字技術(shù)來監(jiān)控制造過程，并將它們?nèi)糠湃?/span>ACTI系統(tǒng)中。將Hexcel RTM6環(huán)氧樹脂加熱至70°C，然后通過單個(gè)樹脂進(jìn)料位置灌注。盡管過程復(fù)雜，但灌注速度相對較快，隨后使用與熱覆蓋成型（HDF）相同的設(shè)備在180°C熱空氣條件下進(jìn)行兩個(gè)小時(shí)的固化。

圖注：MTorres開發(fā)的一種新型復(fù)合材料組件制造工藝

首個(gè)設(shè)計(jì)原型在僅不到16個(gè)月的時(shí)間內(nèi)建成（工程、工藝、測試、模具和原型制造）。IIAMS項(xiàng)目代表了歐洲首個(gè)使用LRI和OoA復(fù)合材料制造的可飛行碳纖維翼盒產(chǎn)品先例。

此文由中國復(fù)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。