在Tavieda項目框架下,由德國弗勞恩霍夫機床技術研究所(IWU)牽頭的聯(lián)合團隊開發(fā)出基于熱塑性碳纖維復合材料(CFRTP)的自動化夾緊與焊接技術,顯著縮短了飛機門的生產時間。傳統(tǒng)上,飛機門主要依賴手工組裝,使用螺釘和鉚釘連接結構,不僅步驟繁雜,還需額外措施防止不同材料間的腐蝕問題。
采用CFRTP后,團隊實現(xiàn)了結構件的自動焊接,省去了材料分層處理環(huán)節(jié),使整體制作時間從110小時大幅降至僅4小時。此外,模塊化設計策略也提升了生產線對多種門型的適應能力。研究團隊通過分析多個門模型的通用組件,成功開發(fā)出適用于電阻焊和超聲波焊接技術的標準化夾具,并建立了全自動裝配線。
“我們與空客的工程師深入研究了門結構幾何特征,以實現(xiàn)自動化夾緊和連接?!盕raunhofer IWU項目負責人Rayk Fritzsche博士表示,“這使得整個組裝流程可被重新規(guī)劃并完全自動化,交付周期縮減至原來的極小比例。”
為確保生產的靈活性,團隊還設計了雙通道系統(tǒng),即使某條產線停機,另一條也可維持幾乎相同的產能。得益于高度標準化,工廠可組織10扇門的小批量生產,并在每班次結束后快速完成設備換型,適應新機型的制造需求。該方案每年可支持高達4000扇飛機門的產能,且新材料與工藝帶來了顯著的擴展優(yōu)勢。
為了評估新裝配線的技術經濟可行性,Maxi Grobis帶領團隊全面模擬了各項關鍵指標,包括產品復雜度、自動化潛力、系統(tǒng)可用性等?!皟H僅為了自動化而實施自動化是不可取的?!彼龔娬{,“我們構建了一個動態(tài)成本模型,綜合考慮資本支出、能耗、維護及折舊等因素,確保解決方案真正具備可持續(xù)性和集成性?!?/p>
最終分析結果明確支持新方案的落地,并將項目規(guī)劃周期縮短了約25%?!皬囊婚_始就納入經濟考量,能有效避免反復修改,節(jié)省大量時間和資源?!盙robis總結道。
在國內,智上新材料科技也在熱塑性復合材料領域取得突破,成功實現(xiàn)連續(xù)碳纖維增強熱塑性復合材料的量產。這一成果標志著我國在高性能航空材料研發(fā)方面正加速追趕國際先進水平,為未來國產飛機輕量化、高效制造提供了有力支撐。
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