Continuous Composites为洛克希德-马丁公司、AFRL WiSDM项目展示CF3D技术

连续复合材料碳纤维翼片结构性能达到160%的设计极限载荷,未检测到损伤,为航空级复合材料打印提供了潜力。

连续复合材料公司(美国爱达荷州科德阿伦市)于4月7日宣布,通过洛克希德马丁公司(美国马里兰州贝塞斯达市)成功完成了美国空军研究实验室(AFRL)为期两年的机翼结构设计制造(WiSDM)合同,制造低成本可损耗飞机(LCAA)机翼。该项目侧重于一种新的结构设计模式,当与相应的材料和制造相结合时,可大幅降低可损耗机身结构的成本和交付时间。Continuous Composites公司表示,其专利的连续纤维3D打印(CF3D)技术成功打印了机翼组件的结构碳纤维支杆。当完成的翼盒经过静态测试,在压缩皮弯曲之前达到160%的设计极限载荷(DLL)时,结构性能得到了证明。撑杆没有失效。

“与Continuous Composites的成功合作以及AFRL在该项目中对CF3D的关注,不仅推进了新的3D打印技术,而且为高性能行业的航空级复合材料打印提供了潜力,”洛克希德-马丁公司Skunk Works高级经理John Scarcello说。”我们认识到这一过程正在为国防和商业应用内更广泛的应用铺平道路,洛克希德-马丁公司计划成为这一先进制造业未来的一部分。”

该计划包括一系列专注于创新材料和制造工艺的技术,包括CF3D打印支线,长纤维注射成型的肋骨,加成制造(AM)模具,自动纤维放置(AFP)的皮肤,自动钻孔和机器人组装。更具体地说,Continuous Composites打印了两根8英尺长、4磅重的碳纤维锥形C型槽撑杆。据Continuous Composites公司介绍,这种新颖的复合材料制造方法具有原位浸渍、加固和固化的特点,从而大大降低了成本和缩短了交货时间。全自动化的工艺具有切割和回料的特点,使结构内的层数和部件厚度可变。

最终的机翼组件被交付给美国空军进行静态载荷测试。完全组装好的机翼被加载到160%的DLL。没有发现CF3D打印的翼展有任何测量或视觉上的损伤。打印的碳纤维支杆达到了60%的纤维体积分数,空隙率约为1%至2%。

空军研究实验室项目经理Ray Fisher称:”CF3D提出了一种创新的制造技术,它显示出巨大的前景,既能低成本,又能敏捷地满足生产速度和反应能力的要求,实现可损耗的机身结构。此次LCAA项目的成功,为采用定制化CF3D材料解决方案的增材制造展示了巨大的机遇,该方案可以对结构纤维进行最佳定位。在制造航空结构件时,避免昂贵的工具,这一点特别有吸引力。我期待着更多的机会将CF3D融入到越来越复杂的结构中,进一步优化可损耗的使能生产。”

“这个项目是一个应用,在这个项目中,CF3D展示了显著的成本降低和设计自由度,同时超越了航空航天所需的严格机械性能,”Continuous Composites首席执行官Tyler Alvarado说。”我们的团队非常感谢洛克希德-马丁公司、美国空军和其他合作伙伴将CF3D纳入这个LCAA项目。我们正在采取下一步措施来选择我们的长期国防部主要合作伙伴,同时与空军进行接触,即将宣布我们与AFRL PiCARD项目的关键参与,同时进行为期五年的CRADA项目就是证明。”

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