Передовые композитные изогрид-структуры, созданные передовой технологией депонирования

Строитель станков COMEC (Кьетти, Италия), с поддержкой НИИ композитов CETMA (Бриндизи, Италия), построил композитные изогрид-структуры с использованием инновационной технологии депонирования. Это было разработано в рамках исследовательского проекта «Изучение инновативных продуктовых и процессных решений, основанных на промышленном использовании передовых материалов», финансируемого регионом Абруццо Италии как часть программы «POR FESR Абруццо 2014-2020».

Изогрид-структуры используются в различных применениях и конфигурациях. Эти структуры обычно состоят из внешней тонкой кожи, интегрально соединенной с армирующей решеткой. Повторение армирующих элементов позволяет эффективное распределение нагрузок, делая их менее чувствительными к повреждениям из-за удара, разслоения и распространения дефектов. Когда решетка имеет треугольный узор, она имеет механическое поведение, похожее на изотропный материал. Дизайн изогрид-структуры требует гибридную форму, состоящую из внешней алюминиевой части и внутренней тефлоновой формы, имеющей отпечаток изогрид-структуры, на котором осуществляется депонирование еще не консолидированных материалов тоупрег. Гибридная форма необходима для оптимальной уплотнения укладки тоупрег — за счет использования разного коэффициента термического расширения (CTE) тефлона, в то же время предлагая жесткую внешнюю алюминиевую содержательную структуру.

Технология депонирования, разработанная COMEC, состоит в основном из двух элементов: шестиосевого робота и головы депонирования тоупрег. Решение предполагает использование антропоморфного робота с шестью степенями свободы, три назначены на руку для операций позиционирования головы депонирования, подключенной к запястью, и три — на запястье для ориентации головы. Технологическое решение, предложенное для головы депонирования, вводит сухое тоу, которое затем импрегнируется смолой через встроенную систему. Импрегнирование происходит внутри головы депонирования, интегрируя блок, позволяющий волокнам быть смазанными смолой in-situ. Встроенная система импрегнирования снижает затраты — полуфабрикат стоит больше, чем сухое армирование, используемое здесь, и также требует замороженного/холодного хранения, не требуемого сухими волокнистыми материалами.

Терминал головы депонирования — последняя область, через которую проходит тоу перед депонированием. Тоу, выходящее из глаза депонирования, импрегнировано и депонируется на поверхность гибридной изогрид-формы. Для обеспечения хорошей уплотнения композитных слоев используется ролик для прикладывания соответствующего давления на только что импрегнированное и позиционированное тоу.

После депонирования слоев тоупрег в тефлоновой форме, CETMA провел процесс консолидации, используя внешнюю алюминиевую форму в горячем прессе. Цикл полимеризации зависит от смолы, использованной для тоупрег. В данном случае смола — эпоксидная и полная полимеризация требует температуры 120 °C.

Изогрид-структуры из композитов представляют потенциально привлекательную альтернативу сэндвич-структурам, используемым в враждебных средах. Их гибкая конфигурация позволяет высокопроизводительные применения в различных отраслях. Благодаря универсальности импрегнирующей машины, разработанной COMEC, которая может использоваться практически с любой комбинацией волокно/матрица, изогрид-структуры с разными композитными материалами могут быть легко произведены.

CETMA рада была поддержать это развитие, и НИОКР COMEC ценило вклад CETMA в этот проект: «Сотрудничество с CETMA позволило рост ноу-хау и консолидацию все более сильного партнерства, нацеленного на инновации».