편조 프리폼과 상 변화 도구의 만남

사진 제공:공군 연구소

2020년 3월, 공군 연구소(AFRL, 미국 오하이오주 데이턴)는 제조 및 산업 기술 부서가 Cornerstone Research Group(Dayton), A&P Technology(미국 오하이오주 신시내티) 및 Spintech LLC(Xenia)와 제휴했다고 발표했습니다. , 미국 오하이오주) 무인 항공기 시스템을 위한 11피트 길이의 S자형 엔진 흡입 덕트 제작을 위해 기존 제조 공정을 새로운 공정으로 대체할 때의 이점을 정량화하기 위한 연구. 프로그램의 명시된 목표 중 하나는 새로운 툴링 및 처리 솔루션을 도입하여 부품 비용 및 생산 시간 이점을 이해하는 것입니다.

항공기 엔진으로의 원활한 공기 흐름을 보장하는 항공기의 중공 튜브 모양 부분인 흡입 덕트는 이전에 다중 부품 강철 맨드릴에 합성 프리프레그를 손으로 적용하여 제작되었습니다. 맨드릴과 재료는 오토클레이브에서 경화됩니다.

새로운 공정에서 건식 탄소 섬유는 A&P Technology의 자동화된 오버브레이드 공정을 사용하여 Spintech의 Smart Tooling 형상 기억 폴리머(SMP) 도구로 만든 맨드릴에 적용됩니다. 결과 프리폼에는 진공 보조 수지 이송 성형(RTM)을 통해 저렴한 에폭시가 주입됩니다.

Smart Tooling 프로세스(아래 비디오 또는 여기에서 제품 데모 참조)에서 건조 탄소 섬유가 단단한 폴리머 도구에 적용되면 진공 백이 외부 주위와 도구의 중공 중심을 통해 배치됩니다. 부품을 가열된 수지가 압력 하에 적용되는 오븐에 넣은 다음 경화됩니다. 경화 후 Smart Tooling 도구는 탄성 온도가 되면 완성된 복합재 부품에서 쉽게 추출하고 개질한 다음 냉각하여 재료를 다시 고형화하여 재사용할 수 있습니다.

입구 덕트의 기하학적 복잡성으로 인해 복합 재료 주름을 최소화하기 위해 오버브레이드 프로세스 설정을 최적화하기 위해 여러 번 반복해야 했으며, 결과적으로 레거시 부품의 비용 및 생산 시간과 비교해야 하는 총 4개의 입구 덕트가 생성되었습니다. A&P의 QISO 3축 브레이드는 프리폼에 사용된 지배적인 아키텍처였습니다.

전체 프로그램 목표는 항공 우주 시스템 이사회의 기체 설계 및 제조 프로그램에 통합하기 위해 최종 흡입 덕트를 미국 정부에 전달하고 항공 우주 차량 부서에서 구조에 대한 추가 테스트를 수행하는 것입니다.