WSU-NIAR在ATLAS设施中增加了自动TP焊接和胶带分切能力

帮助开发通过熔接连接复合材料结构的焊接工艺的系统,并支持AFP的要求。

美国威奇塔州立大学国家航空研究所(NIAR,美国康州威奇塔市)日前宣布,其航空航天系统自动化技术实验室(ATLAS)增加了两项新技术:一个完全集成的热塑性塑料焊接系统和一台预浸带分切和拖带收卷机。

新的热塑性塑料焊接(又称熔接)系统具有使用工业机器人进行连续焊接的过程检测和闭环控制功能。除感应焊接外,工程师们还在开发电阻和超声波焊接工艺,以支持用熔接来连接具有代表性的飞机部件,以替代胶粘剂粘接或螺栓连接。熔接不需要胶粘剂粘接通常所需的严格的表面准备步骤,并且可以自动进行,以消除操作员的依赖性。模块化的控制系统可以很容易地扩展到生产规模。

该系统是在NIAR的 “负担得起的可持续复合材料建模”(MASC)研究项目下开发的,该项目由空军研究实验室(AFRL)赞助。据WSU-NIAR介绍,MASC计划正在奠定框架,以实现新型复合材料和先进结构概念的自动化制造工艺的快速发展;早在2020年12月,AFRL就为其提供了额外的资金,以继续推进这项复合材料研究。

“利用碳纤维的导电性和电磁学原理,我们能够开发出连接复合材料结构的工艺,同时消除对粘合剂接头或紧固件的需求,”ATLAS主任和MASC计划的首席科学家Waruna Seneviratne说。”这创造了显著的重量节省和成本降低。”

此外,Mikrosam(马其顿普里莱普)和Composite Automation(美国佛罗里达州Cape Coral)已经在NIAR ATLAS内完成了定制的单步复合预浸带分切和拖带复卷装置的安装。ATLAS还拥有一套Cevotec(德国慕尼黑)SAMBA Pro预浸系统。

“随着Mikrosam分切机加入到我们的自动化制造设备组合中,我们能够支持NIAR的多台自动纤维铺放[AFP]机的需求–及时开展研究,并支持我们行业合作伙伴的分切带材料需求,”ATLAS主管Waruna Seneviratne博士说。”集成的过程中检测系统和用于检测缺陷的机器学习算法使我们能够在飞行中进行质量控制。”

Mikrosam公司的预浸料分切设备是一个单一步骤的过程,用于单向(UD)热固性和热塑性预浸料带的分切,并在多工位横向收卷机上进行复卷。该设备可用于分切0.25-24.5英寸(6.35-600毫米)的预浸带,并在卷轴上复卷,可用于AFP。它还可以用于分切3-6英寸(75-150毫米)的胶带,在卷轴上可以直接用于自动铺带(ATL)工艺。

“NIAR的ATLAS是唯一一个完全集成的设施,可以进行OEM和层级供应商所要求的全面复合材料制造研究,以降低风险,”Composite Automation LLC总裁John Melilli说。 “复合自动化公司很荣幸能成为该团队的一部分。”

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