Präzisionsformen unterstützen die Forschung und Entwicklung von Luftfahrtkomponenten

Mit der beschleunigten Weiterentwicklung von Projekten wie Großflugzeugen, zivilen Drohnen und eVTOLs Präzisionsformen zum Formen von Verbundwerkstoffendienen als Kernwerkzeuge für die Entwicklung von Verbundbauteilen. Sie bestimmen direkt die Maßgenauigkeit von Proben, interne Porositätsfehler und die Kompatibilität von Baugruppen und sind zu einem kritischen Engpass für Verbundwerkstoffe in der Luft- und Raumfahrt geworden, die von der laborbasierten Forschung und Entwicklung zur Lufttüchtigkeitszertifizierung und Kleinserien-Versuchsproduktion übergehen. Inländische Formenbauunternehmen haben kontinuierliche Durchbrüche bei der Herstellung von Autoklavenwerkzeugen, RTM-Präzisionsformen für die Luft- und Raumfahrtindustrie, Invarformen mit geringer Ausdehnung und Kohlefaserwerkzeugen erzielt. Diese Fortschritte verkürzen den Forschungs- und Entwicklungszyklus für Luftfahrt-Verbundkomponenten, senken die Versuchs- und Fehlerkosten und beschleunigen die Lokalisierung der Industriekette für Luft- und Raumfahrtverbundwerkstoffe.

I. Prozessdimensionen

1.Verbundkomponenten für die Luft- und Raumfahrtunterliegen strengen Lufttüchtigkeitszugangsanforderungen, die strenge verbindliche Standards für Kernindikatoren vorschreiben, darunter Formtoleranzen, Hohlraumvakuumdichtheit, Gleichmäßigkeit des gesamten -Domänentemperatur-feldes und Komponentenporosität. Unterstützt durch einen vollständigen Satz digitaler und präzisionsorientierter Prozessmaßnahmen wurde ein F&E--und-Fertigungssystem für Verbundformen für die Luft- und Raumfahrt mit „hoher Präzision, geringer Fehlerquote, iterativer Fähigkeit und stabiler Massenproduktion“ etabliert. Es verbessert umfassend die Entwicklungseffizienz und Qualitätsstabilität von Verbundbauteilen.

2.Vor-Beurteilung von Prozessen mittels CAE-Simulation:In der Entwurfsphase der Gussform werden Simulationsanalysen eingeführt, die die Aushärtungsverformung, die thermo-mechanische Kopplung und die Temperatur-feldverteilung abdecken, um potenzielle Fehler während der Verbundformung vorherzusagen, wie z. B. Verzug, ungleichmäßige Temperaturgradienten und abnormalen Harzfluss. Das physische Versuchs--und-Fehler-Formen wird reduziert, was den F&E-Zyklus der Komponenten um über 30 % verkürzt und die Entwicklungskosten für Probeläufe erheblich senkt.

3. Hochgeschwindigkeitsbearbeitungsprozess mit fünf -Achsenverbindungen:Mit der integrierten Fünf-Achsen-Bearbeitung in einem -Setup wird Präzisionsfräsen für große Hohlräume mit komplex gekrümmten Oberflächen durchgeführt. Kumulative Positionierungsfehler, die durch wiederholtes Umspannen verursacht werden, werden vollständig eliminiert, wodurch die Formungsanforderungen für komplexe aerodynamische Profile und hochpräzise gekrümmte Oberflächen von Luft- und Raumfahrtkomponenten präzise erfüllt werden.

4.Geschlossener-Prüfprozess, der 3D-Scanning und Koordinatenmessgeräte (KMG) kombiniert:Es wird ein geschlossener Regelkreis für die vollständige -Prozesspräzision-inspektion eingerichtet. Nach Fertigstellung der Gussform wird die vollständige-Maßgenauigkeitsprüfung mit 3D--Scan- und CMM-Geräten durchgeführt. Nach dem Probeformen werden an den Verbundteilen Reverse-Engineering-Scans und Modellierungen durchgeführt. Die Hohlraumparameter werden entsprechend den Daten zur Härtungsschrumpfung und -verformung geändert, wodurch eine vollständige -Link-Closed-Loop-Optimierung von erreicht wird„Design-Bearbeitung-Inspektion-Vergütung“. Dies ist ein unverzichtbarer Prozess für die konforme Forschung und Entwicklung von Verbundkomponenten für die Luft- und Raumfahrt.

5.Modularer Einsatz-Montageprozess:Für Formen besonders-großer Komponenten vom Typ Luft- und Raumfahrtpaneele-werden segmentierte, mit Einsätzen- zusammengesetzte, modulare Verbundstrukturen verwendet. Dadurch werden seit langem bestehende Branchenherausforderungen für monolithische Großformen wie schwierige Bearbeitung, hohe Restwärmebehandlungsbelastung und Verformungsanfälligkeit effektiv angegangen. Wenn Komponentenstrukturen eine Iteration und Optimierung erfordern, müssen nur lokale Einsätze ausgetauscht werden, statt eine vollständige Neufertigung der Form. Die Lösung passt sich gut an hochfrequente F&E-Iterationen von Luft- und Raumfahrtprodukten an und reduziert die Änderungskosten.

II. Technische Abmessungen

(1) Iteration der Formgrundstofftechnologie

Die Umformgenauigkeit und Stabilität vonVerbundbauteile für die Luft- und Raumfahrtverlassen sich stark auf die Leistung hochwertiger-Formsubstratmaterialien. Durch kontinuierliche Verbesserungen in der heimischen Werkzeugtechnologie für die Luft- und Raumfahrt konnten bei Formsubstraten differenzierte, lokalisierte und hohe -Leistungsverbesserungen erzielt werden, die auf wichtige Herausforderungen wie Verformung der Verbundwerkstoffhärtung, Maßabweichung und Kostenkontrolle abzielen. Es wurde ein Substrat--Auswahlsystem entwickelt, das für verschiedene Forschungs- und Entwicklungs--Szenarien geeignet ist.

Substrat aus Invar-Legierung:Sein Wärmeausdehnungskoeffizient entspricht weitgehend dem von Kohlefaser-Verbundwerkstoffen und gleicht Verformungsabweichungen, die durch die Aushärtung des Verbundwerkstoffs entstehen, weitestgehend aus. Es dient als Standard-Kernwerkzeugmaterial für die Massenproduktion von primärlasttragenden Luft- und Raumfahrtkomponenten. Bei Invar-Rohlingmaterialien wurden im Inland Durchbrüche erzielt und ausländische Monopole gebrochen.

Formsubstrat aus BMI-Harz aus Kohlefaser:Es bietet zwei Vorteile: leichte Werkzeuge und gut abgestimmte Wärmeausdehnungseigenschaften, wodurch die Gesamtverformung beim Formen großformatiger Teile effektiv gemindert wird. Es eignet sich besonders für die Forschung und Entwicklung sowie die Versuchsfertigung von besonders großen Verbundbauteilen für die Luft- und Raumfahrt mit starker Krümmung. Es vereint Formgenauigkeit und Anpassungsfähigkeit der Werkzeuge und zählt zu den bevorzugten Substraten für die Herstellung großformatiger Verbundbauteile für die Luft- und Raumfahrt.

Hybrid-Invar-Stahlwerkzeuge:Derzeit ist es die gängige Lösung, die für inländische Verbundforschungs- und -entwicklungsprojekte in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt wird. Es verfügt über eine Verbundstruktur, die präzisionsgeformte Invar-Oberflächenplatten und hochfeste Stahlrückplatten- kombiniert. Dieses Design schafft ein optimales Gleichgewicht zwischen Formgenauigkeit, Werkzeugsteifigkeit und Herstellungskosten. Die Invar-Deckplatten garantieren eine thermische Anpassungspräzision für die Verbundformung, während die Stahlrückplatten die Gesamtsteifigkeit der Form verbessern und die Materialverbrauchskosten senken. Es eignet sich für die meisten Forschungs- und Entwicklungs- und Kleinserien--Produktionsszenarien für sekundäre -Lager- und Schlüsselstrukturkomponenten in der Luft- und Raumfahrt.

(2) Digitales, vollständiges-Prozess-F&E-System

Angetrieben durch die umfassende-Tiefenfähigkeit digitaler-Technologien hat die Branche ein vollständiges-prozessgeschlossenes-F&E-System aufgebaut, das eine durchgängige Datenkonnektivität und intelligente Optimierung vom Entwurf bis zur Verifizierung realisiert.

Das komplette System deckt abDFM (Design for Manufacturability)-Formbarkeitsanalyse für Komponenten, strukturelles Design von Präzisionsformen, Simulation der Verbundaushärtung, fünf{0}Achsen-Präzisionsbearbeitung, voll{{1}dimensionale 3D-Inspektion und Versuchsformüberprüfung und -optimierung. Die virtuelle-Simulationstechnologie identifiziert Formungsfehler, strukturelle Abweichungen, abnormalen Harzfluss und andere Probleme im Voraus, ersetzt herkömmliche physikalische Versuche-und{2}}Fehler und reduziert Prototypiterationen sowie F&E-Zyklen drastisch. Auf dieser Basis kommt die Digital-Twin-Technologie zum Einsatz. Hochpräzise Temperatur- und Drucksensoren, die an Formen montiert sind, sammeln in Echtzeit Daten über den Umformzustand- und werden in Simulationssysteme eingespeist. Tatsächliche Versuchs--Formungsdaten optimieren iterativ Formkanal-, Temperatur--Steuerungs- und Dichtungsstrukturdesigns. Ein positiver Zyklus von„virtuelle Simulation - physikalische Bearbeitung - Datenrückmeldung - kontinuierliche Optimierung“wurde entwickelt, um die Konstruktionspräzision und Formstabilität für Verbundformen für die Luft- und Raumfahrt umfassend zu verbessern.