眾所周知,航空工業(yè)對系統(tǒng)零部件有著非常嚴(yán)格的質(zhì)量要求,這意味著在生產(chǎn)環(huán)節(jié)結(jié)束之后,還必須對產(chǎn)品再次進(jìn)行系統(tǒng)檢測。一旦發(fā)現(xiàn)缺陷必須立刻糾正。以碳纖維復(fù)合材料航空部件為例,在設(shè)備檢測的同時,通常還會進(jìn)行現(xiàn)場目視檢測。這不僅大大延緩了生產(chǎn)進(jìn)度,還降低了生產(chǎn)效率,已經(jīng)成為碳纖維復(fù)合材料部件規(guī)模生產(chǎn)中的掣肘。
奧地利應(yīng)用科學(xué)研究公司Profactor聯(lián)合眾多合作伙伴于2016年10月1日啟動了名為Zaero(零缺陷復(fù)合材料航空部件制造技術(shù))的研究項目,為期三年,旨在將原本安排在生產(chǎn)環(huán)節(jié)完成之后的檢測環(huán)節(jié)提前到生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中去,在纖維/材料分層鋪放的過程中分次進(jìn)行,避免事后校正缺陷所耗費的經(jīng)濟(jì)、人力和時間成本,從而將生產(chǎn)效率提升30%-50%。
根據(jù)項目分工,空客集團(tuán)及下屬空客創(chuàng)新中心、西班牙復(fù)合材料研發(fā)應(yīng)用中心(FIDAMC)將承擔(dān)領(lǐng)導(dǎo)作用;設(shè)備制造商(MTorres, Danobat等)以及諸多科研中心將負(fù)責(zé)研發(fā)在線質(zhì)量控制系統(tǒng)(inline quality control system);Dassault Systemes將提供仿真技術(shù)支持。
根據(jù)Zaero項目計劃,產(chǎn)品檢測環(huán)節(jié)分為4個步驟完成:
1. 在纖維/材料鋪放過程中,使用在線質(zhì)量控制系統(tǒng)對鋪層進(jìn)行實時掃描,提供即時數(shù)據(jù)并發(fā)現(xiàn)可能存在的質(zhì)量問題。一旦發(fā)現(xiàn)任何缺陷,在本層纖維/材料鋪放完畢之后立刻處理;如無缺陷,將自動轉(zhuǎn)入下一層纖維/材料的鋪放。這樣,便省去了人工檢測的麻煩。
2. 在灌注和固化的過程中,對過程實時監(jiān)控并收集數(shù)據(jù)和信息。通過事先埋放的多處傳感器,記錄樹脂流鋒、固化溫度和進(jìn)程,隨時叫停。
3. 所有缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行有限元分析,計算其對部件機(jī)械強(qiáng)度造成的影響,為后續(xù)校正環(huán)節(jié)提供全面的數(shù)據(jù)支持。
4. 整合上述所有采集的數(shù)據(jù),配合事先接入的輔助決策系統(tǒng),幫助工作人員制定不同的修正方案。
經(jīng)過上述4個步驟,大部分常見缺陷都可以被及時糾正,減輕了后續(xù)系統(tǒng)性無損檢測的壓力。
這種創(chuàng)新工藝的優(yōu)勢在于:
- 大幅減少最終系統(tǒng)性無損檢測中出現(xiàn)的缺陷問題(甚至降低至零);
- 因為自動實時檢測的緣故,鋪放過程中的生產(chǎn)效率得到大幅提升;
- 通過傳感器的數(shù)據(jù)反饋,灌注和固化環(huán)節(jié)得到優(yōu)化;
- 缺陷的發(fā)現(xiàn)和校正得到了有力的數(shù)據(jù)支撐;
根據(jù)原定計劃,該項目將于2019年9月30日收關(guān),并發(fā)表最終成果。