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JEC欧洲复合材料展创新产品系列报道

2014年05月16日 | 作者: 江苏省复合材料学会 | 阅读: 90

     2014年欧洲JEC展览会上,28个参展国家提出了100多项参评项目,其中有15个项目荣获2014年度“JEC创新奖”,该奖项的评选是根据技术的重要性/新颖性、市场潜力、团队合作(上下游合作)、金融和环境的影响、创新性等几项原则进行综合评选。以往的JEC创新奖的评选范围集中在原材料、 设计、工艺技术和应用,2014年JEC创新奖的评选范进行了细化和扩大,分为:设计、模拟仿真、工艺技术、航空结构、飞机内饰、生活消费品、电子消费品、医疗、压力容器、油气、汽车、风能、铁路、舰船。

(一)获奖分类:设计类

    获奖者:Hutchinson(法国)

    合作方:空客(法国)

    产品或工艺名称:ATA 25半结构化复合材料驾驶舱模块

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描述:

  该项目的目标是为未来驾驶舱提供具备6级“技术就绪指数”(TRL 6)的轻量化技术。该创新以树脂传递模塑(RTM)成型的复合材料主控板替代了目前的金属解决方案,与传统的金属部件加工及装配不同,使用了一次模塑成型模块技术。在RTM或真空辅助树脂传递模塑工艺(VARTM)生产中,碳纤维含量超过55%以上,并且使用了符合ABD 031要求的新型FST树脂(耐火、低烟、无毒)。

  除了从金属材料到高性能材料(连续碳纤维)的急剧转变外,新设计展示了更大的显示区域,这将为未来驾驶舱的显示区提供更佳的可读性及额外的重量降低(显示屏比空客A320相比更平)。碳纤维增强复合材料驾驶舱模块在造型方面实现了主要技术突破,与目前金属驾驶舱相比,不仅节省了装配时间,同时也降低了重量(32%)和成本(30%)。同时在美学、声学、安全以及适航性方面的功能也有所改善。

  该创新产品已经足够成熟,可以应用于空客、达索等负责生产复合材料驾驶舱的原始设备制造商。

编者注:

  TRL:技术就绪指数(Technology Readiness Level,TRL)也称为技术备便水平,是一种衡量技术发展(包括材料、零件、设备等)成熟度的指标,为部分美国联邦政府的机构及国际性公司所使用,在应用相关技术前,先衡量技术的成熟度。一般而言,当一个新的技术被发明或概念化时,不适合立刻应用在实际的系统或子系统中。新的技术需要经过许多的实验、改良及实际的测试。在充份证明新的技术可行性后,才会整合到系统或子系统中。该指数共有9级,TRL1级最低,TRL9级最高。

  虽然不同的机构对技术就绪指数有不同的定义,不过其中仍有有些相近之处。最常用的是美国国防部(DoD)及美国国家航空航天局(NASA)的定义。

  ABD 0031:空客飞机标准,烧烟雾和气体毒性要求。概述了空中客车公司商用飞机机舱内部材料使用防火安全设计标准。包括相应的适航耐飞性权威认证要求和空中客车“燃烧-烟雾-毒性”耐火要求。

(二)获奖分类:模拟

    获奖者:荷兰TWENTE大学

    产品或工艺名称:模拟编织与优化

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  环形编织用于生产圆筒形结构件,比如汽车和飞机的框架。Braidsim软件由荷兰TWENTE大学开发,可以在几分钟内进行工艺模拟。Braidsim软件是一项独立的应用,可以让任何一位工程师熟悉环形编织,无需借助昂贵的编织设备。

  Braidism软件可以在任何地方向客户授权使用、为客户量身定制。通过Braidsim授权,用户可以节约时间和成本,而无需在现实的编织机上进行反复试验。

  模拟有助于判断编织工艺在生产层面对于部件的设计是否可行。工程师可以通过模拟来探索各种“假设”的场景,包括不同产品的几何形状、纤维结构以及设备配置等。潜在的问题可以提前被排查出来。模拟可以嵌入到虚拟程序中,能生成优化的编织设备控制数据和文件,为下游例如树脂灌注和结构预成型做分析。
(三)获奖分类:工艺

    获奖者:Fraunhofer IPT(德国)

    合作方:AFTP GmbH(德国) 

  产品或工艺名称:”Multi-Material-Head” – 新型激光辅助铺带系统(用于热固、热塑性纤维带及干纤维铺放)

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  在可变的制造单元中,Multifunctional HybridTLK可以作为工业多轴机械臂和龙门式机器人的终端执行器。该项创新可以仅通过一种工具处理和加工各种纤维增强材料,如热塑性和热固性纤维带,以及与胶黏剂结合的干纤维展开型粗纱。

  多功能合一的Multifunctional HybridTLK产品是第一个可行并具有成本有效性的纤维铺放系统,专门针对中小型企业开发。以相同类型纤维增强的不同种类材料、模块设计、软件体系的建立,可以实现有效的FRP产品生产以及科学的工艺调研。中小型企业可以在降低设备成本的同时处理各种类型的纤维增强材料。使用自动化激光辅助纤维及纤维带铺放系统进行自动化生产具有很多优势,比如高生产率、短周期以及高纤维含量(如:根据原材料品质的不同可以达到60%-65%)。激光辅助热量感应可以精确并迅速调节温度,不会增加临近部件件的温度。纤维带铺放本身是一种高自动化工艺,能允许以最低的人力成本及废品率实现部件的再生制造。

  研究及开发机构同样将受益于模块建设以及软件结构。

(四)获奖分类:航空

   获奖单位:瑞士拉帕斯维尔应用科学大学材料科学与塑料工艺研究院(瑞士)

    合作伙伴:罗罗公司(英国)、菲舍尔未来先进复合材料股份公司(FACC)(澳大利亚)

    产品名称:为罗罗公司飞机引擎研发的环形填充件

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    产品描述:研发高性能复合材料涡扇有助于应对未来推重比的目标要求。在欧洲可持续绿色引擎组织(SAGE)的支持、干净天空计划的资助下,ALPS(先进低压系统)展示机生产面世,证明了这种涡扇的可行性。一种针对复合材料涡扇系统的先进环形填充件研发面世。环形填充件是一种覆盖各独立涡扇扇叶的元件,保证了航空动力组合的最优效果。元件用树脂传导模塑(RTM)工艺生产,采用了通过认证的增强和树脂材料。工艺链包括纤维材料自动切割、精细模具预成型以及预成型稳定化。

  RTM模具被固定在压机上。由于是倒扣模具,所以让多组件铝轴跟Invar RTM工具相结合,使树脂固化后元件更容易脱模,这是因为不同的模具材料具有不同的热膨胀系数。

  所有生产出来的元件都需经过超声检测仪器的测量和扫描;所有信息资料都会被包括进去并进行参照。复合材料环形填充件的市场潜力很大,每个飞机发动机需要22个填充件。除新一代发动机对复合材料填充件有标准要求外,成千上万的发动机也有可能用填充件重新升级。

  采用复合材料环形填充件具有以下好处:首先是轻质,可以进一步减少燃油消耗并降低碳排放。其次,比铝材料的解决方案在生产成本方面更具可比性(更低),在生产过程中更加高效,可以进行系列生产,每年元件产量能达到1000或更多。最后,容易维护,并且由于倒钩安装原理能在工作状态下替换,这完全使其成为了有利可图的一个项目。
 (五)获奖分类:飞机内饰来

    获奖单位:Expliseat(法国)

    合作伙伴:罗图公司(法国)、赫氏(法国)、昙卡先进复合材料(荷兰)、A&P技术公司(美国)

    产品名称:钛座椅

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  产品描述:该钛座椅比最好的竞争对手的产品轻两倍,是A320和B737系经济舱最有效的座椅。这种钛座椅是第一个通过动力16g撞击测试的复合材料飞机座椅。这种座椅可以减少油耗,为每位乘客减少4kg,每架飞机每年可节省300,000到500,000美元。其复合钛结构以及简易的装配方式使得其在市场上成为性能方面最顶级的座椅。

  钛座椅是共同研发的结果,通过使用诸如3iTech的最新特殊技术,将感应线圈直接与钢压模结合。这项独特的技术是对Expliseat的要求和元件设计所面临的挑战最理想的回应。

  Expliseat在寻求一种高强度纤维,能够与该应用中的热塑性树脂系统相兼容。HexTow AS4 12k正好与昙卡工艺、热塑性树脂系统完美匹配,其表现非常好,通过了最严格的座椅结构测试。

  昙卡与Expliseat团队一起使树脂/纤维最好的结合在一起并达到最优的机械性能,同时,严格遵守FST的规定。

  钛座椅有5大主要优点:

  1. 复合材料结构质量轻,可节省燃油。

  2. 稳固性强,复合材料与钛之间平衡。

  3. 工业规模化生产,使用独一无二的成型技术。

  4. 可靠性强,使用最好级别的复合材料。

  5. 舒适,复合材料成型工艺允许全面的设计自由。

(六)获奖分类:日用消费品

   获奖单位:Owens Corning (法国)

   合作伙伴:Polyplstic(俄罗斯)

   产品名称:热塑性复合材料洗衣机滚筒

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  产品描述:家用电器传统设备制造商急需创新解决方案来满足顾客对使用性能和耐用性的更高要求,而目前矿物纤维、玻璃纤维增强PP材料已不再符合产品性能改善所需的标准。因此Polyplastic联合OC共同研发了新一代玻纤增强PP塑料,具有优越的聚合物基体粘合性,抗水解性能及流动性更好,十分适用于洗衣机滚筒的生产制造。

  该产品通过了加速寿命试验(ALT测试),实现了工业量产,在俄罗斯和欧洲其他地区有着年均15%的增长市场。

  该机型成功的将滚筒的载荷从5公斤提升到7公斤。所使用材料的优越机械性能使其最高转速可提升至每分钟1500转,超强的抗水解性能大大延长了滚筒的使用寿命。