L'OEM italianu è u fornitore Tier 1 Leonardo hà cullaburatu cù u dipartimentu R&D CETMA per sviluppà novi materiali compositi, macchine è prucessi, cumprese a saldatura à induzione per a cunsulidazione in situ di composti termoplastici.#Trend#cleansky#f-35
Leonardo Aerostructures, un capu in a pruduzzione di materiali compositi, pruduce barili di fuselage d'un pezzu per u Boeing 787. Hè travagliatu cù CETMA per sviluppà novi tecnulugii cumpresi l'molding compression continuous (CCM) è SQRTM (bottom).Tecnulugia di pruduzzione.Fonte |Leonardo è CETMA
Stu blog hè basatu annantu à a mo intervista cù Stefano Corvaglia, ingegnere materiali, direttore di R&D è direttore di a pruprietà intellettuale di u dipartimentu di a struttura di l'aeronautica di Leonardo (Grottaglie, Pomigliano, Foggia, stabilimenti di produzione Nola, sud di l'Italia), è una intervista cù u Dr Silvio Pappadà, ricerca. ingegnere è capu.Prughjettu di cooperazione trà CETMA (Brindisi, Italia) è Leonardo.
Leonardo (Roma, Italia) hè unu di i principali attori mundiali in i campi aerospaziale, di difesa è di sicurità, cù un fatturatu di 13,8 miliardi d'euros è più di 40 000 impiegati in u mondu.A cumpagnia furnisce suluzione cumpleta per l'aria, a terra, u mare, u spaziu, a rete è a sicurità, è sistemi senza equipaggiu in u mondu.L'investimentu in R&D di Leonardo hè di circa 1,5 miliardi d'euros (11% di i rivenuti di u 2019), classificatu secondu in Europa è quartu in u mondu in termini di investimenti di ricerca in i campi aerospaziali è di difesa.
Leonardo Aerostructures produce barili di fusoliera composti in una sola pezza per i pezzi 44 è 46 di u Boeing 787 Dreamliner.Fonte |Leonardo
Leonardo, à traversu u so dipartimentu di struttura di l'aviazione, furnisce i principali prugrammi di l'aeronautica civile di u mondu cù a fabricazione è l'assemblea di grandi cumpunenti strutturali di materiali compositi è tradiziunali, cumpresi a fuselagine è a coda.
Leonardo Aerostructures produce stabilizzatori horizontali compositi per u Boeing 787 Dreamliner.Fonte |Leonardo
In quantu à i materiali cumposti, a Divisione di Strutture Aerospaziale di Leonardo produce "barili d'una sola pezza" per u Boeing 787 fuselage cintrali 44 è 46 in a so pianta Grottaglie è i stabilizzatori horizontali in a so pianta di Foggia, chì rapprisentanu circa 14% di u fuselage 787.%.A pruduzzione di altri prudutti di struttura composta include a fabricazione è l'assemblea di l'ala posteriore di l'ATR è l'Airbus A220 di l'aviò cummerciale in a so pianta di Foggia.Foggia produce ancu parti cumposti per u Boeing 767 è i prugrammi militari, cumpresu u Joint Strike Fighter F-35, u caccia Eurofighter Typhoon, l'aviò di trasportu militare C-27J, è u Falco Xplorer, l'ultimu membru di a famiglia di aerei senza pilota Falco prodotta. da Leonardo.
"Inseme cù CETMA, facemu parechje attività, cum'è in cumposti termoplastichi è in trasferimentu di resina (RTM)", disse Corvaglia."U nostru scopu hè di preparà attività di R&D per a produzzione in u più brevi tempu pussibule.In u nostru dipartimentu (gestione R&D è IP), circhemu ancu tecnulugii disruptive cù TRL più bassu (livellu di preparazione tecnica, vale à dì, U TRL più bassu hè nascente è più luntanu da a produzzione), ma speremu esse più cumpetitivi è furnisce aiutu à i clienti intornu à u mondu ".
Pappadà hà aghjustatu: "Dapoi i nostri sforzi cumuni, avemu travagliatu duramente per riduce i costi è l'impattu ambientale.Avemu trovu chì i composti termoplastici (TPC) sò stati ridotti cumparatu cù i materiali termoset.
Corvaglia hà dettu: "Avemu sviluppatu sti tecnulugii inseme cù a squadra di Silvio è custruimu certi prototipi di batterie automatizati per evaluà in a produzzione".
"CCM hè un grande esempiu di i nostri sforzi cumuni", disse Pappadà."Leonardo hà identificatu certi cumpunenti fatti di materiali compositi termoset.Inseme avemu esploratu a tecnulugia di furnisce questi cumpunenti in TPC, cuncintratu nantu à i lochi induve ci sò un gran numaru di parti nantu à l'aeronave, cum'è strutture splicing è forme geometriche simplici.dritti."
Pezzi fabbricati aduprendu a linea di produzzione di formatura di compressione continua di CETMA.Fonte |"CETMA: Innovazione R&D in materiali compositi italiani"
Cuntinuò: "Avemu bisognu di una nova tecnulugia di pruduzzione cù costu bassu è produtividade alta".Hà indicatu chì in u passatu, una grande quantità di rifiuti hè stata generata durante a fabricazione di un solu cumpunente TPC."Allora, avemu pruduciutu una forma di maglia basata nantu à a tecnulugia di stampa di compressione non isotermale, ma avemu fattu alcune innovazioni (brevetu pendente) per riduce i rifiuti.Avemu cuncepitu una unità completamente automatica per questu, è dopu una sucietà italiana hà custruitu per noi."
Sicondu Pappadà, l'unità pò pruduce cumpunenti cuncepiti da Leonardo, "un cumpunente ogni 5 minuti, travagliendu 24 ore à ghjornu".In ogni casu, u so squadra hà avutu allora à capisce cumu pruduce e preforme.Spiegò: "In principiu, avemu bisognu di un prucessu di laminazione pianu, perchè questu era u collu di buttiglia à u mumentu"."Allora, u nostru prucessu hà cuminciatu cù un biancu (laminatu flat), è poi riscaldatu in un fornu infrared (IR)., E poi mette in a stampa per furmà.I laminati piani sò generalmente pruduciuti cù grandi presse, chì necessitanu 4-5 ore di ciculu.Avemu decisu di studià un novu metudu chì pò pruduce laminati piani più veloce.Dunque, in Leonardo Cù u sustegnu di l'ingegneri, avemu sviluppatu una linea di produzzione CCM d'alta produtividade in CETMA.Avemu riduciutu u tempu di ciclu di 1m da 1m parte à 15 minuti.Ciò chì hè impurtante hè chì questu hè un prucessu cuntinuu, cusì pudemu pruduce una durata illimitata ".
A camera infrared thermal imager (IRT) in a linea di furmazione progressiva SPARE aiuta CETMA à capisce a distribuzione di temperatura durante u prucessu di produzzione è generà analisi 3D per verificà u mudellu di computer durante u prucessu di sviluppu CCM.Fonte |"CETMA: Innovazione R&D in materiali compositi italiani"
Tuttavia, cumu si compara stu novu pruduttu cù u CCM chì Xperion (ora XELIS, Markdorf, Germania) hà utilizatu per più di deci anni?Pappadà hà dettu: "Avemu sviluppatu mudelli analitici è numerichi chì ponu prediche difetti cum'è i vuoti"."Avemu cullaburatu cù Leonardo è l'Università di Salentu (Lecce, Italia) per capiscenu i parametri è u so Impattu nantu à a qualità.Avemu aduprà sti mudelli per sviluppà stu novu CCM, induve pudemu avè un altu spessore, ma pò ancu ottene una alta qualità.Cù sti mudelli, ùn pudemu micca solu ottimisà temperatura è prissioni, ma dinù ottimisimu u so mètudu Applicazioni.Pudete sviluppà parechje tecniche per distribuisce uniformemente a temperatura è a pressione.Tuttavia, avemu bisognu di capiscenu l'impattu di sti fattori nantu à e proprietà meccaniche è a crescita di difetti di strutture composite ".
Pappadà hà cuntinuatu: "A nostra tecnulugia hè più flessibile.In listessu modu, u CCM hè statu sviluppatu 20 anni fà, ma ùn ci hè micca infurmazione perchè e poche cumpagnie chì l'utilizanu ùn sparte micca cunniscenze è sapè fà.Dunque, duvemu principià da zero, solu Basatu nantu à a nostra cunniscenza di i materiali compositi è di trasfurmazioni ".
"Ora passemu per i piani internu è travagliendu cù i clienti per truvà i cumpunenti di sti novi tecnulugia", disse Corvaglia."Queste parti puderanu esse riprogettate è riqualificate prima chì a produzzione pò inizià."Perchè?"U scopu hè di fà l'aviò u più ligeru pussibule, ma à un prezzu cumpetitivu.Dunque, duvemu ancu ottimisà u gruixu.Tuttavia, pudemu truvà chì una parte pò riduce u pesu, o identificà parechje parti cù forme simili, chì ponu salvà assai costu di soldi ".
Ripete chì, finu à avà, sta tecnulugia hè stata in manu di uni pochi di persone."Ma avemu sviluppatu tecnulugie alternative per automatizà sti prucessi aghjustendu stampi di stampa più avanzati.Pudemu in un laminatu pianu è poi pigliamu una parte di questu, pronta per l'usu.Semu in u prucessu di riprogettà e parti è di sviluppà parti piatte o profilate.U stadiu di CCM.
"Avemu avà una linea di produzzione CCM assai flexible in CETMA", disse Pappadà."Qui pudemu applicà diverse pressioni quantu necessariu per ottene forme cumplesse.A linea di prudutti chì avemu da sviluppà inseme cù Leonardo serà più focu annantu à scuntrà i so cumpunenti specifichi Required.Cridemu chì e diverse linee CCM ponu esse aduprate per stringers flat è L-shaped invece di forme più cumplesse.In questu modu, paragunatu cù e grandi presse attualmente aduprate per pruduce parti geometriche cumplesse di TPC, pudemu fà u costu di l'equipaggiu Mantene lu bassu ".
CETMA usa CCM per pruduce stringers è pannelli da fibra di carbonu / cinta unidirezionale PEKK, è poi usa a saldatura à induzione di stu dimostratore di fasci di chiglia per cunnetta in u prughjettu Clean Sky 2 KEELBEMAN gestitu da EURECAT.Fonte|"Un dimostratore per a saldatura di travi di chiglia termoplastica hè realizatu".
"A saldatura à induzione hè assai interessante per i materiali compositi, perchè a temperatura pò esse regulata è cuntrullata assai bè, u riscaldamentu hè assai veloce è u cuntrollu hè assai precisu", disse Pappadà."Inseme à Leonardo, avemu sviluppatu a saldatura à induzione per unisce i cumpunenti TPC.Ma avà avemu cunsideratu l'usu di a saldatura à induzione per a consolidazione in situ (ISC) di a cinta TPC.Per questu scopu, avemu sviluppatu una nova cinta di fibra di carbonu, pò esse riscaldata assai rapidamente per saldatura à induzione cù una macchina speciale.A cinta usa u listessu materiale di basa cum'è a cinta cummerciale, ma hà una architettura diversa per migliurà u riscaldamentu elettromagneticu.Mentre ottimisimu e proprietà meccaniche, simu ancu cunsiderà u prucessu per pruvà à scuntrà e diverse esigenze, cum'è cumu per trattà cun elli in modu costu-efficace è efficiente attraversu l'automatizazione ".
Hà indicatu chì hè difficiule di ottene ISC cù a cinta TPC cù una bona produtividade."Per usà per a produzzione industriale, duvete calà è rinfriscà più rapidamente è applicà pressione in modu assai cuntrullatu.Dunque, avemu decisu di utilizà a saldatura per induzione per riscalda solu una piccula zona induve u materiale hè cunsulidatu, è u restu Laminati sò mantinuti friddi ".Pappadà dice chì u TRL per a saldatura à induzione utilizata per l'assemblea hè più altu."
L'integrazione in situ cù u riscaldamentu à induzione pare estremamente disruptiva - attualmente, nisun altru OEM o fornitore di livellu ùn face questu publicamente."Iè, questu pò esse tecnulugia disruptive", disse Corvaglia."Avemu dumandatu brevetti per a macchina è i materiali.U nostru scopu hè un pruduttu paragunabile à i materiali compositi thermoset.Parechje persone pruvate d'utilizà TPC per AFP (Piazzamentu Automaticu di Fibra), ma u sicondu passu deve esse cumminatu.In termini di geometria, Questa hè una grande limitazione in termini di costu, tempu di ciclu è dimensione di parte.In fatti, pudemu cambià a manera di pruducia parti aerospaziali ".
In più di i termoplastici, Leonardo cuntinua a ricerca di a tecnulugia RTM."Questu hè un altru spaziu induve cooperemu cù CETMA, è i novi sviluppi basati nantu à a vechja tecnulugia (SQRTM in questu casu) sò stati patentati.Molding di trasferimentu di resina qualificatu sviluppatu inizialmente da Radius Engineering (Salt Lake City, Utah, USA) (SQRTM).Corvaglia hà dettu: "Hè impurtante avè un metudu autoclave (OOA) chì ci permette di utilizà materiali chì sò digià qualificati."Questu ci permette ancu di utilizà prepregs cù caratteristiche è qualità ben cunnisciute.Avemu usatu sta tecnulugia per cuncepisce, dimustrà è dumandà una patente per i frames di finestra di l'aeronautica."
Malgradu u COVID-19, CETMA hè sempre in trattamentu di u prugramma Leonardo, quì hè mostratu l'usu di SQRTM per fà strutture di finestra di l'aeronautica per ottene cumpunenti senza difetti è accelerà a preformazione cumparata cù a tecnulugia RTM tradiziunale.Per quessa, Leonardo pò rimpiazzà parti di metallu cumplessu cù parti cumposti di maglia senza più trasfurmazioni.Fonte |CETMA, Leonardo.
Pappadà hà dettu: "Questa hè ancu una tecnulugia più vechja, ma se andate in linea, ùn pudete micca truvà infurmazione nantu à sta tecnulugia".Una volta, usemu mudelli analitici per predichendu è ottimisà i paràmetri di prucessu.Cù sta tecnulugia, pudemu ottene una bona distribuzione di resina - senza spazii secchi o accumulazione di resina - è quasi zero porosità.Perchè pudemu cuntrullà u cuntenutu di fibra, pudemu pruduce pruprietà strutturale assai altu, è a tecnulugia pò esse usata per pruduce forme cumplesse.Avemu aduprà i stessi materiali chì risponde à i bisogni di cura di l'autoclave, ma aduprà u metudu OOA, ma pudete ancu decide di utilizà una resina di curazione rapida per accurtà u tempu di ciculu à pochi minuti."
"Ancu cù u prepreg attuale, avemu riduciutu u tempu di curazione", disse Corvaglia."Per esempiu, paragunatu à un ciculu normale di l'autoclave di 8-10 ore, per parti cum'è i cornici di finestra, SQRTM pò esse usatu per 3-4 ore.U calore è a pressione sò direttamente appiicati à e parti, è a massa di riscaldamentu hè menu.Inoltre, u riscaldamentu di a resina liquida in l'autoclave hè più veloce di l'aria, è a qualità di e parti hè ancu eccellente, chì hè particularmente benefica per forme cumplessi.Nisuna rilavorazione, quasi zero vuoti è una qualità di superficia eccellente, perchè l'uttellu hè in Cuntrolla, micca u saccu di vacuum.
Leonardo usa una varietà di tecnulugia per innuvà.A causa di u rapidu sviluppu di a tecnulugia, crede chì l'investimentu in R&D d'altu risicu (bassu TRL) hè essenziale per u sviluppu di e tecnulugia novi necessarie per i prudutti futuri, chì supera a capacità di sviluppu incrementale (a curtu termine) chì i prudutti esistenti pussede digià. .U pianu maestru di R&D 2030 di Leonardo combina una tale cumminazione di strategie à cortu è longu termine, chì hè una visione unificata per una cumpagnia sustenibile è competitiva.
In parte di stu pianu, lanciarà Leonardo Labs, una reta di laboratori di R&D corporativa internaziunale dedicata à a R&D è l'innuvazione.En 2020, a cumpagnia cercà di apre i primi sei laboratori Leonardo in Milanu, Turinu, Genova, Roma, Napuli è Tarente, è recruta 68 circadori (Leonardo Research Fellows) cù cumpetenze in i seguenti campi): 36 sistemi intelligenti autonomi per u 2020. pusizioni di intelligenza artificiale, 15 analisi di big data, 6 computer high-performance, 4 elettrificazione di piattaforma di aviazione, 5 materiali è strutture, è 2 tecnulugia quantistica.U Laboratoriu Leonardo hà da ghjucà u rolu di un postu d'innuvazione è u creatore di a tecnulugia futura di Leonardo.
Hè da nutà chì a tecnulugia di Leonardo cummercializata nantu à l'aviò pò ancu esse appiicata in i so dipartimenti di terra è mari.Stay tuned for more updates on Leonardo è u so impattu potenziale nantu à i materiali compositi.
A matrice liga u materiale rinfurzatu di fibra, dà u cumpunente cumpostu a so forma, è determina a so qualità di a superficia.A matrice composta pò esse polimeru, ceramica, metallu o carbone.Questa hè una guida di selezzione.
Per l'applicazioni composite, queste microstrutture cave rimpiazzanu assai volumi cù pocu pesu, è aumentanu u voluminu di trasfurmazioni è a qualità di u produttu.
Tempu di Postu: Feb-09-2021