Немецкий специалист по композитным материалам, ИНВЕНТ, сотрудничает с SUSTAINair для увеличения округлости самолета

Проект Horizon 2020 SUSTAINair, результат сотрудничества 11 европейских исследовательских организаций и промышленных партнеров, был недавно запущен в январе 2021 года с целью исследования и разработки решений для достижения экономики замкнутого цикла авиации. Это включает в себя повышение эффективности использования ресурсов и характеристик самолета при одновременном сокращении отходов и затрат на материалы на протяжении всего жизненного цикла самолета. Партнеры консорциума отмечают, что, несмотря на то, что аэрокосмический сектор погрузился в неопределенность, стимулирование перехода авиационной отрасли к экологии после пандемии остается стратегической целью правительств, обеспечивая путь к выздоровлению.

В частности, исследование, финансируемое ЕС, направлено на то, чтобы сделать всю экосистему цепочки поставок в авиации более экологичной в соответствии с Планом действий по циркулярной экономике, устанавливая новые стандарты для аэрокосмического производства и позволяя усилить межотраслевую синергию. Ожидается, что проект SUSTAINair предоставит авиационному сектору взлетно-посадочную полосу для более рентабельной и низкоуглеродной экономики при одновременном решении проблемы увеличения потребления ресурсов, отходов и выбросов. Он был одобрен исследовательской инициативой Future Sky Ассоциации европейских исследовательских организаций в области аэронавтики (EREA).

Координатор Юрген Ройтер, инженер-исследователь Центра транспорта с низким уровнем выбросов при Австрийском технологическом институте AIT-LKR ( Зайберсдорф), крупнейшей исследовательской и технологической организации Австрии, проект рассчитан на 3,5 года с бюджетом в 5 миллионов евро.

Роутер подчеркивает взаимодополняющую функцию каждого партнера по проекту на конкретном этапе жизненного цикла самолета с экономикой замкнутого цикла. «SUSTAINair занимается всеми этапами производственно-сбытовой цепочки авиационных компонентов, от кругового проектирования до производства, технического обслуживания и ремонта, сборки и утилизации, и добьется успеха благодаря объединенной компетенции и опыту своих партнеров по проекту», - говорит он.

Ройтер добавляет, что материальные инновации в строго регулируемом авиационном секторе должны быть сертифицированы, чтобы летать. В связи с этим SUSTAINair обращается за консультацией в Агентство по безопасности полетов Европейского Союза (EASA, Кельн, Германия), которое возглавит старший координатор исследований EASA Вилли Сигл.

«Вклад EASA должен сократить время вывода на рынок новых инновационных продуктов и бизнес-моделей и обеспечить высокий уровень безопасности и защиты окружающей среды. Поэтому EASA поддерживает отдельные исследовательские проекты, такие как SUSTAINair, в качестве консультанта по вопросам сертификации, регулирования и оценки безопасности », - говорит Сигл.

К проекту присоединяется специалист по композитному волокну

Специалист по композитным волокнам INVENT GmbH (Брауншвейг, Германия) также присоединился к проекту SUSTAINair. Компания INVENT GmbH, сертифицированная по стандартам EN 9100 и Nadcap, с 1996 года занимается разработкой и производством высокоточных конструкционных компонентов, от первоначальной идеи до серийного производства. Это технологическое ноу-хау и производственные мощности будут использоваться и далее развиваться в рамках проекта для достижения рентабельных подходов к экономике замкнутого цикла для композитных волокон.

Кроме того, прочные связи ИНВЭНТА с сектором высокотехнологичной авиации позволяют компании вносить свой вклад в ряд высокоэффективных мероприятий в рамках проекта. Разработка крыльев переменной формы (морфинг), технологии интеграции сенсорных технологий и новые методы повторного использования производственных отходов - это лишь некоторые из них. ИНВЕНТ играет ключевую роль в координации и производстве компонентов для демонстрации технологий, разработанных в SUSTAINair. Базовые технологии соединения, проектирования интерфейсов и производства металлов будут переданы более сложным совместным демонстраторам, которые будут включать в себя интеграцию датчиков для мониторинга состояния конструкций (SHM), и будут производиться, тестироваться и оцениваться для подтверждения достижения целей проекта.

«Проект SUSTAINair выбирает очень целостный подход к концепции циркулярной экономики, адаптируя ее к авиационному контексту. Это делает этот проект захватывающим и дает ему возможность оказать реальное и долгосрочное воздействие не только на окружающую среду и отрасль, но и на политику стандартизации », - резюмирует Марк Джулиан, менеджер проекта SUSTAINair в компании INVENT.

Обеспечение соотношения покупок и полетов

Циркулярная экономика - это подход, позволяющий максимально эффективно использовать ресурсы, удерживая их в использовании как можно дольше, тем самым увеличивая их общую ценность на протяжении всего жизненного цикла. Спрос на высококачественные материалы в аэрокосмической отрасли обычно сопровождается большим количеством отходов в процессе производства. Это касается как металлических сплавов, так и композитов.

Как сообщается, новые методы переработки и переработки, разработанные в SUSTAINair для металлических и композитных авиационных материалов, будут способствовать значительному сокращению отходов, возникающих в процессе производства и утилизации (EOL). Решения для вторичного использования будут разработаны для термореактивных материалов из углеродного и стекловолокна, а также для высокоэффективных термопластичных композитов.

Координатор SUSTAINair Ройтер добавляет, что проект направлен на разработку компонентов почти чистой формы (производимых по размеру и форме готового продукта) для авиационной отрасли, чтобы снизить соотношение закупок и полетов, близкое к единице, что является обязательным, если в цепочке используется больше материала, чем выбрасывается. Это достигается за счет использования недавно изобретенных наноэвтектических алюминиевых сплавов в AIT-LKR в сочетании с передовыми технологиями литья под высоким давлением. «Такая обработка известна в автомобильной промышленности как« быстрая и эффективная ». Адаптированные технологии и материалы SUSTAINair сделают производство аэрокосмических компонентов« быстрым, эффективным и чистым », - говорит Ройтер.

Новые аэрокосмические конструкции для снижения веса, CO ₂ выбросы

Новые металлические сплавы и композиционные материалы, такие как полимеры, армированные углеродным волокном (CFRP), используются для уменьшения массы и повышения аэродинамической эффективности, улучшения расхода топлива во время полетов и, следовательно, снижения выбросов. Незначительные изменения материалов или конструкции самолета могут существенно повлиять на расход топлива.

Имея это в виду, партнеры консорциума SUSTAINair, как ожидается, разработают не только новые материалы для гибкого крыла, но и методы интеграции датчиков в материал, используемый в таких компонентах самолетов. Например, мониторинг данных в режиме реального времени позволяет операторам регулировать траекторию полета самолета, что приводит к снижению расхода топлива, повышению безопасности и надежности авиационных конструкций, а также снижению затрат на техническое обслуживание.

Однако такое сочетание металла и композитных материалов не обходится без технологических проблем при операциях соединения и ремонта, а также при круговых подходах в процессе EOL. «Уникальность SUSTAINair заключается в том, что процесс проектирования будет сформирован с учетом инновационных технологий в цепочке создания стоимости, которые продлят срок службы материала и увеличат его ценность с учетом разборки EOL и вторичной переработки», - говорит Кьяра Бисагни, профессор аэрокосмической отрасли. структур и научный сотрудник AIAA в Делфтском техническом университете, Нидерланды.

Робот для разборки для повышения пригодности к переработке

Самолет состоит из множества частей из различных материалов, которые необходимо соединить. В настоящее время соединение производится с помощью заклепок, которые трудно удалить. Это делает разделение и эффективную переработку компонентов самолета сложными и дорогостоящими до такой степени, что становится экономически невыгодным. Заклепки также утяжеляют самолет, что отрицательно сказывается на расходе топлива. Особый опыт партнеров по проекту в сварке и других методах соединения может в конечном итоге устранить необходимость в заклепках. По словам партнеров проекта, это нововведение не может быть принято без изменений действующих стандартов, установленных авиационными властями, такими как EASA.

Внедряя технологию Индустрии 4.0 в обработку EOL самолетов, проект SUSTAINair также предусматривает разработку головы робота, которая автоматически обнаруживает и удаляет заклепки, обеспечивая разделение сплавов и, следовательно, более ценный переработанный авиационный материал. «Для поддержки операций по соединению и удалению, компания INVENT разработала новую технологию, позволяющую реализовать без повреждений разделение компонентов композита, склеенных клеем. SUSTAINair дает нам возможность и дальше развивать его », - добавляет Джеспер де Вит, руководитель проекта SUSTAINair в INVENT.

На маршруте полета 2050

Партнеры по проекту находятся в авангарде круговой авиации, преследуя цели, поставленные Зеленым курсом ЕС и Flightpath 2050. Технологические инновации, вызванные переходом к экономике замкнутого цикла, можно рассматривать как путь к преодолению экономических последствий COVID-19. пандемия в отраслях по всей цепочке поставок авиационных компонентов.

Партнерами проекта являются:AIT-LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen GmbH (Австрия), Нидерландский аэрокосмический центр - NLR (Нидерланды), Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. - DLR (Германия), JOANNEUM RESEARCH (Австрия), Университет Йоханнеса Кеплера в Линце (Австрия), Технологический университет Делфта (Нидерланды), AEROCIRCULAR (Бельгия), INOCON Technologie GmbH (Австрия), INVENT GmbH (Германия), Dutch Thermoplastic Components BV (Нидерланды), Ассоциация RTDS (Австрия)

Этот проект SUSTAINair получил финансирование в рамках программы исследований и инноваций Европейского Союза Horizon 2020 в соответствии с соглашением о гранте 101006952.