DLR交付由碳纤维增强热塑性塑料制成飞机“多功能机身演示器”
来源：全球航空资讯  2023-07-27 11:39:14
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原文：http://shenzhen.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-244-13408.html       德国宇航中心（DLR）与Premium AEROTEC公司、空客公司以及Aernnova合作，生产并成功交付了由碳纤维增强热塑性塑料制成的飞机机身部件——“多功能机身演示器”（MFFD），其关键技术是由DLR开发的。该MFFD采用特殊塑料(LM_PAEK)，不易损坏，比铝制组件轻约一吨。此外，该MFFD还使用了全新的生产和装配技术，从而实现了具有成本效益、资源节约的生产流程，同时最大限度地减少了能源消耗。


       MFFD的机身半壳（飞机机身的上半部分）在奥格斯堡的DLR制造，目的是研究使用的材料并展示必要的技术。该MFFD长约八米，是作为欧洲洁净天空2研究计划大型客机计划的一部分而开发的，目标是将飞机机身重量减少10%，运营成本减少20%，以达到每月60至100架飞机的生产率。2023年7月18日，MFFD项目合作伙伴成功完成半壳交付。

       热塑性碳纤维增强聚合物(CFRP)具有特殊性能，在一定温度范围内重新加热时可以重塑形状，这意味着部件可以更有效地进行修复和回收。热塑性CFRP上壳的设计由Premium AEROTEC公司与其他项目合作伙伴合作设计。自动化生产和机器人工具主要是由奥格斯堡的DLR轻量化生产技术中心（ZLP）开发，目前研究人员已经掌握了三项基本技术——激光原位光纤放置、连续超声波焊接和电阻焊接。

       激光、超声波和电阻焊接

       为了生产飞机外壳，德国宇航中心团队使用了一个倒挂的机器人，使用激光精确加热材料条并将其分层，形成纤维增强塑料层压板。由于材料浪费极少，因此该系统使用资源的效率高。这在平衡成本方面非常重要，因为CFRP的成本比铝高得多。此外，由于不需要在高压釜中进行后续固化，该系统将生产时间缩短了40%，从而进一步降低了成本。

       在下一个生产步骤中，外蒙皮必须安装纵向加强筋，而且44个纵梁不是铆接的，而是通过超声波焊接到部件上的，这在世界上尚属首创。为此，ZLP团队让机器人沿着纵梁移动，并进行高精度自动路径校正。这种方法比传统的机械过程要快得多，而且与后续的连接技术一样，具有不产生切屑或灰尘的优点，因此可以预先组装部件，可在最终组装之前无需将机身外壳连接在一起。不过对于金属结构来说，该系统产生的切屑可能会损坏飞机机身中的液压系统、电气系统或其他装置。

       DLR团队开发的第三项技术涉及横向加强筋的安装。该技术使用电流加热肋，并使用专门开发的工具进行电阻焊接，可提供最高的焊接强度。与铝相比，热塑性CFRP减少了生产时间，从而降低了制造成本，而且由于没有孔洞，可使飞机蒙皮保持完整且无灰尘。

       奥格斯堡团队增强了电阻焊接工艺，将纵向加强筋连接到横梁上。由于这项工作非常详细并且在极其狭窄的条件下进行，研究团队将标准机器人与小型轻型机器人结合起来，这种灵活控制的“协作机器人”能够自动与框架和纵梁对齐，并快速准确地焊接数十个连接元件。

       计划和潜力

       通过MFFD，DLR成功生产了世界上最大的由纤维增强热塑性塑料制成的飞机部件。该项目开发的技术成熟度显著提高，且生态足迹非常低。因此，DLR为气候友好型飞行做出了重大贡献。正如当前项目所示，奥格斯堡的ZLP已为开发下一代飞机奠定了最佳基础。该技术提高了地区、国家和欧洲层面的竞争力。

       自6月中旬以来，机身半壳运抵项目合作伙Premium AEROTEC公司，并在其奥格斯堡工厂完成了门框的精加工阶段和安装工作。成功交付后，该部件目前正被运送到位于施塔德的弗劳恩霍夫制造技术和先进材料研究所（IFAM），在那里它将与来自荷兰的下壳（STUNNING项目）连接起来，在今年年底前形成完整的机身外壳部分。随后，空客公司将在汉堡应用航空研究中心(ZAL)对这些技术进行最终验证。 文章来源：http://shenzhen.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-244-13408.html