Moldes de precisão capacitam a pesquisa e desenvolvimento de componentes aeronáuticos

Com o avanço acelerado de projetos como aeronaves-de grande escala, drones civis e eVTOLs, moldes de formação de compósitos de precisãoservir como ferramenta central para o desenvolvimento de componentes compostos. Eles determinam diretamente a precisão dimensional das amostras, defeitos de porosidade interna e compatibilidade de montagem, e se tornaram um gargalo crítico para a transição de compósitos aeroespaciais de pesquisa e desenvolvimento-em laboratório para certificação de aeronavegabilidade e produção experimental de pequenos-lotes. As empresas nacionais de moldes têm feito avanços contínuos em ferramentas de autoclave, moldes de precisão RTM de grau-aeroespacial, moldes Invar de baixa-expansão e ferramentas de-fibra de carbono. Esses avanços encurtam o ciclo de pesquisa e desenvolvimento de componentes compósitos aeronáuticos, reduzem custos de tentativa-e-erro e aceleram a localização da cadeia industrial de compósitos aeroespaciais.

I. Dimensões do Processo

1. Componentes compostos aeroespaciaisestão sujeitos a rigorosos requisitos de acesso de aeronavegabilidade, impondo padrões obrigatórios rigorosos em indicadores principais, incluindo tolerâncias dimensionais, estanqueidade a vácuo de cavidade, uniformidade de campo de-temperatura de domínio-total e porosidade de componentes. Apoiado por um conjunto completo de medidas de processos digitais e de precisão-orientadas, um sistema de P&D-e-de fabricação para moldes compostos aeroespaciais com "alta precisão, baixos defeitos, capacidade iterativa e produção em massa estável" foi estabelecido. Melhora abrangentemente a eficiência do desenvolvimento e a estabilidade da qualidade dos componentes compostos.

2.Pré-julgamento de processos via simulação CAE:Na fase de-projeto do molde, análises de simulação que abrangem deformação de cura, acoplamento termo{1}}mecânico e distribuição de campo-de temperatura são introduzidas para prever possíveis defeitos durante a formação do compósito, como empenamento, gradientes de temperatura irregulares e fluxo anormal de resina. A moldagem física-e-de erros é reduzida, encurtando o ciclo de pesquisa e desenvolvimento de componentes em mais de 30% e reduzindo significativamente os custos de desenvolvimento para execuções de teste.

3. Processo de usinagem de alta-velocidade de articulação de cinco-eixos:Adotando uma-configuração integrada de usinagem de cinco-eixos, o fresamento de precisão é executado para cavidades-grandes com superfícies curvas complexas. Erros de posicionamento cumulativos causados ​​por repetidos-refixos são completamente eliminados, atendendo com precisão aos requisitos de conformação para perfis aerodinâmicos complexos e superfícies curvas de alta-precisão de componentes aeroespaciais.

4.Processo de inspeção-de circuito fechado que combina digitalização 3D e máquinas de medição por coordenadas (CMM):Um ciclo fechado de inspeção de-precisão do processo-completo é estabelecido. Após a conclusão do molde, a verificação{3}}total da precisão dimensional é realizada com digitalização-3D e equipamento CMM. Após a moldagem de teste, a varredura e a modelagem de{7}engenharia reversa são realizadas nas peças compostas. Os parâmetros da cavidade são modificados de acordo com os dados de cura, contração e deformação, realizando otimização de circuito-fechado-completo de"projeto-usinagem-inspeção-compensação". Este é um processo indispensável para P&D compatível com componentes compostos aeroespaciais.

5.Processo de montagem-de inserção modular:Para moldes de componentes do tipo painel aeroespacial extra-grande-, são adotadas estruturas compostas modulares montadas com inserção segmentada. Isso aborda com eficácia os-desafios de longa data da indústria para grandes moldes monolíticos, como usinagem difícil, alta tensão de tratamento térmico-residual e propensão à deformação. Quando as estruturas dos componentes exigem iteração e otimização, apenas as pastilhas locais precisam ser substituídas, em vez da remanufatura completa do molde. A solução se adapta bem a iterações de P&D de alta-frequência de produtos aeroespaciais e reduz custos de modificação.

II. Dimensões Técnicas

(1) Iteração da tecnologia do material base do molde

A precisão de formação e estabilidade decomponentes compostos aeroespaciaisdependem fortemente do desempenho de materiais-de substrato de molde de alta qualidade. Com atualizações contínuas na tecnologia de ferramentas aeroespaciais nacionais, os substratos de molde alcançaram melhorias diferenciadas, localizadas e de alto{2}}desempenho, visando desafios importantes, como deformação por cura de compósitos, desvio dimensional e controle de custos. Foi formado um sistema-de seleção de substrato que combina diversos cenários de P&D e produção-em massa.

Substrato de liga Invar:Seu coeficiente de expansão térmica se aproxima muito do dos compósitos de-fibra de carbono, compensando ao máximo os desvios de deformação decorrentes da cura do compósito. Ele atua como o material de ferramenta principal padrão para a-produção em massa de componentes aeroespaciais que suportam carga primária-. Avanços domésticos foram realizados para materiais em branco Invar, quebrando monopólios estrangeiros.

Substrato do molde de resina BMI de fibra de carbono:Ele oferece vantagens duplas de ferramentas leves e propriedades de expansão térmica bem combinadas, mitigando efetivamente a deformação geral durante a conformação de peças de grande porte. Especialmente adequado para pesquisa e desenvolvimento e fabricação experimental de componentes compostos aeroespaciais extragrandes e de alta curvatura, ele equilibra a precisão da conformação e a adaptabilidade das ferramentas e está entre os substratos preferidos para a fabricação de peças compostas aeroespaciais em grande escala.

Ferramentas de aço-invar híbridas:Atualmente a solução principal implantada para projetos domésticos de pesquisa e desenvolvimento de compostos aeroespaciais, ela apresenta uma estrutura composta que combina folhas de face Invar formadas com precisão e placas traseiras-de aço de alta resistência. Este projeto atinge um equilíbrio ideal entre precisão de conformação, rigidez de ferramentas e custos de fabricação. As placas frontais Invar garantem a precisão da{5}combinação térmica para a formação de compósitos, enquanto as placas traseiras-de aço melhoram a rigidez geral do molde e reduzem os custos de consumo de material. Ele se adapta à maioria dos cenários de pesquisa e desenvolvimento e de pequenos-testes-de produção para suporte de-carga-secundária aeroespacial e componentes estruturais importantes.

(2) Sistema de P&D de processo completo-digital

Impulsionada pela capacitação-profunda da tecnologia digital-, a indústria construiu um sistema de P&D de ciclo fechado-de processo completo-que realiza conectividade de dados-a{5}}ponta e otimização inteligente, desde o projeto até a verificação.

O sistema completo cobreAnálise de conformabilidade DFM (Design for Manufacturability) para componentes, projeto estrutural de moldes de precisão, simulação de cura de compósitos, usinagem de precisão de cinco{0}}eixos, inspeção 3D-dimensional completa e teste-de verificação e otimização de moldagem. A tecnologia de simulação-virtual identifica antecipadamente defeitos de conformação, desvios estruturais, fluxo anormal de resina e outros problemas, substituindo testes físicos convencionais-e-erros e reduzindo drasticamente as iterações de protótipos e os ciclos de P&D. Nesta base, a tecnologia de gêmeo-digital é aplicada. Sensores de temperatura e pressão de alta{6}}precisão montados em moldes coletam dados de condição-de formação-em tempo real alimentados em sistemas de simulação. Os dados reais de-moldagem de teste otimizam iterativamente os projetos de canal de molde,-controle de temperatura e-de vedação. Um ciclo positivo de"simulação virtual - usinagem física - feedback de dados - otimização contínua"é criado, elevando de forma abrangente a precisão do projeto e formando a estabilidade para moldes compostos aeroespaciais.