Сварка термопластичных композитов

В отличие от композитов, изготовленных из термореактивного материала матрица, термопласт композиты (TPC) не требуют ни сложных химических реакций, ни длительных процессов отверждения. Термопластические препреги не требуют охлаждения, обеспечивая практически бесконечный срок хранения. Полимеры, используемые в аэрокосмических TPC - полифениленсульфид (PPS), полиэфиримид (PEI), полиэфирэфиркетон (PEEK), полиэфиркетонекетон (PEKK) и полиарилкетон (PAEK) - обеспечивают высокую устойчивость к повреждениям готовых деталей, а также влагостойкость и химическую стойкость, а также таким образом, не разлагаются в жарких / влажных условиях. И их можно переплавлять, что дает преимущества при ремонте и утилизации в конце срока службы. Но, пожалуй, самым большим стимулом для использования TPC при разработке самолетов является возможность соединения компонентов посредством соединения / сварки плавлением. Он представляет собой привлекательную альтернативу традиционным методам - ​​механическому креплению и клеевому соединению - используемых для соединения деталей из термореактивного композита (TSC).

Как определено в широко цитируемой статье «Склеивание плавлением / сварка термопластических композитов» Али Юзефпура, Национальный исследовательский совет Канады (Оттава, Онтарио, Канада), «процесс склеивания плавлением включает нагревание и плавление полимера на связке. поверхности компонентов, а затем прижать эти поверхности вместе для отверждения и консолидации полимера ». Результат сильно отличается от термореактивного соединения.

«Вы создаете унифицированную конструкцию, такую ​​как ребро, приваренное к обшивке», - объясняет Арнт Оффринга, руководитель отдела исследований и разработок Aerostructures в GKN Fokker (Хоогевен, Нидерланды). «Если смотреть под микроскопом, вы видите просто однородный полимер, так что это отличается от связывания. Нет ни разделительной линии, ни разделения, ни идентифицируемого соединительного материала, такого как клей. Материал только один, поэтому вы используете один и тот же полимер с обеих сторон сварного шва. Таким образом, власти примут такое соединение без механических креплений ». (Offringa использует здесь слово «соединение», потому что результатом процесса сварки является не соединение, а одна сплошная деталь.)

На самом деле такие сварные конструкции из ТПК летают не один десяток лет. И хотя контактная сварка и индукционная сварка являются двумя наиболее распространенными методами, другие методы, включая ультразвуковую сварку, лазерную сварку и кондуктивную сварку, улучшаются для использования с композитами. Разработка этих методов продолжается по мере того, как сторонники сварки стремятся обеспечить необходимую надежность в программном обеспечении для прогнозирования процесса моделирования, усиленного встроенного контроля переменных процесса сварки и расширения сварочных процессов на производство основных конструкций самолетов.

Контактная сварка

Наряду с KVE Composites Group (Гаага, Нидерланды), GKN Fokker является признанным лидером в разработке сварки TPC (см. CW Экскурсия по Fokker Aerostructures). «Мы начали с контактной сварки в начале 1990-х годов», - говорит Оффринга. «Элегантность этого метода заключается в том, что тепло выделяется точно на границе сварного шва». Электрический ток, проходящий через резистивный элемент на границе сварного шва, создает тепло и плавит термопластичный полимер (рис. 1). Однако этот резистивный элемент - металл или углеродное волокно (CF) - остается в готовой детали. «Мы разработали метод использования металлической сетки с покрытием PPS в качестве резистивного элемента, а затем сертифицировали и установили сваренные сопротивлением двери основных стоек шасси CF / PPS на Fokker 50 турбовинтовые самолеты в 1998 году », - говорит Оффринга. «Это привело к переговорам с Airbus UK (Бротон, Честер, Великобритания) и разработке фиксированных передних кромок из стекловолокна / PPS для широкофюзеляжных самолетов A340 / A350, а затем и A380». Компания GKN Fokker продолжила исследования контактной сварки, в основном сосредоточенные на пластике, армированном углеродным волокном (CFRP).

Технология продвинулась. Premium AEROTEC (Аугсбург, Германия) представила демонстратор Airbus (Тулуза, Франция) A320 на авиасалоне ILA в Берлине в 2018 году. Перегородка состоит из восьми сегментов из прессованной ткани CF / PPS, собранных контактной сваркой. «Некоторое время мы использовали контактную сварку», - говорит д-р Михаэль Купке, руководитель Центра технологий производства легких грузов (ZLP) Немецкого аэрокосмического центра (DLR) в Аугсбурге. «Для демонстратора Premium AEROTEC мы увеличили длину сварочной линии до 1,5 м».

ZLP выбрала резистивный элемент из углеродного волокна вместо устаревшей сетки из нержавеющей стали. «При индукционной сварке трудно получить нужную температуру и энергию, а не где-либо еще в детали», - утверждает Купке. «Для контактной сварки это по сути решено, но до сих пор недостатком было то, что резистор оставался в детали». Использование резистора из углеродного волокна устраняет этот недостаток.

Однако основной метод остается прежним. «Вы прикладываете напряжение и давите на обе части, чтобы получить хорошее уплотнение», - добавляет он. «Для небольших деталей роботизированный концевой эффектор прикладывает давление, но для более крупных деталей вам понадобится зажимное приспособление для обеспечения прижимного усилия». Приспособление для задней прижимной переборки A320 представляет собой изогнутый металлический «сварочный мост», построенный Premium AEROTEC (рис. 2). Он поворачивается в положение над каждой из восьми сварочных линий и создает необходимое давление через 10 пневматических цилиндров внутри.

Помимо PPS, команда DLR ZLP Купке подтвердила, что этот процесс также работает с тканью из углеродного волокна / PEEK. «Если вы можете использовать PEEK, вы можете адаптироваться к PEKK, PAEK и PEI», - добавляет он. «Мы также должны иметь возможность сваривать однонаправленную (UD) ленту», - также отмечает он (проблемы, связанные со сваркой UD-лент, описаны ниже). Купке говорит, что нет никаких ограничений на толщину свариваемой детали:«она может составлять 3 мм или 30 мм, но необходимо соблюдать осторожность при регулировании температуры на линии сварки».

Он говорит, что следующим шагом будет разработка ряда оптимизированных резистивных элементов CF. «Пока что мы использовали только что готовые материалы». Купке отмечает, что это был всего лишь демонстрационный образец, а не производственный процесс. «Что касается индустриализации, мы бы сделали это немного по-другому. Процесс сварки каждого стыка в перегородке А320 занял 4 минуты, однако сварочный ток подавался только на 90 секунд. Оставшееся время ушло на нагрев и охлаждение термопласта PPS на линии сварки. Мы считаем, что с индустриализацией общее время будет меньше, а сварка по-прежнему будет занимать всего 60-90 секунд на соединение 1,5 м ».

Индукционная сварка

КВЭ начала работать с индукционной сваркой в ​​начале 2000-х годов. Основной метод заключается в перемещении индукционной катушки по линии сварки. Катушка наводит вихревые токи в самом проводящем ламинате углепластика, которые выделяют тепло и плавят термопласт. «Мы начали с купонов на сдвиг в один нахлест, следуя подходу к строительным блокам, а затем перешли к L-образным и тройниковым соединениям, затем к основным конструкциям и, наконец, к рулям высоты и рулям направления», - вспоминает управляющий директор KVE Харм ван Энгелен.

Параллельно компания занималась компьютерным моделированием. «Моделирование помогает предсказать, какой будет температура на внешней поверхности и на линии сварного шва», - поясняет он. «Вам нужно сконцентрировать тепло в линии сварки, но не перегревать прилегающие участки. Верхняя поверхность нагревается быстрее, чем интерфейс, поэтому вам нужно избавиться от этого тепла ». Компания KVE запатентовала не только получившуюся технологию управления теплом и инструментальные материалы, но также свой подход к поддержанию давления во время сварки, основанный на инструментах, и роботизированное управление индукционной катушкой и сварочной головкой, которое было разработано к 2005 году.

«Это стало альтернативой контактной сварке углепластика, которая не требовала токоприемника или сварочной ленты», - говорит Оффринга из GKN Fokker. «Мы лицензировали технологию KVE и внедрили ее на Gulfstream G650 . лифты и руль направления, которые летают с 2008 года ». KVE был ключевым партнером в разработке и индустриализации процесса роботизированной индукционной сварки. Усовершенствованная технология второго поколения используется для рулей высоты и руля на Dassault Falcon 5X . Ван Энгелен отмечает, что сварка для G650 было автоматизировано, но выполнено в несколько этапов. «Для Dassault это делается одним выстрелом», - добавляет он. «Все детали помещаются в инструменты, а затем за одну смену свариваются два руля высоты и руль направления».

К 2008 году KVE начала испытания ленты UD CF / PEKK на сдвиг в один нахлест (SLS) и производила демонстрационные образцы для программы «Доступная первичная конструкция самолета из термопласта» (TAPAS). К 2010 году компания завершила 3D-моделирование индукционной сварки ламинатов UD CF с защитой от удара молнии (LSP) и работала с толстыми ламинатами (≤5 мм для UD PEEK и PEKK, ≤15 мм для ткани из углеродного волокна / PPS). KVE также разработала и построила руль направления TPC для компании Boeing Co. (Чикаго, Иллинойс, США) Phantom Eye БПЛА, который Boeing затем начал производить в 2011 году. К 2014 году компания произвела индукционную сварку демонстраторов UD CF / PEKK и теперь работает с несколькими OEM-производителями и поставщиками Tier 1, чтобы помочь квалифицировать эту технологию для других конструкций самолетов.

Переход с ткани на ленту UD

Индукционная сварка хорошо подходит для углеродного волокна, говорит Оффринга, «но с лентой UD возникает новый набор проблем, связанных с достижением производственных скоростей».

Как пояснил д-р Мишель ван Турен, директор Центра многофункциональных материалов и конструкций SmartState, входящего в состав Центра Макнейра в Университете Южной Каролины (Колумбия, Южная Каролина, США), «Для индукции в слоистых материалах из углепластика вам понадобятся волокна в два разных угла - желательно максимально удаленные - для образования вихревых токов ». Перпендикулярная ориентация волокон 0 ° и 90 ° в тканом материале идеальна, позволяя создавать вихревые токи в каждом слое ламината. Однако в пакетах из ламината UD обычно используются слои под 45 °, расположенные с вкраплениями, чтобы разница углов была меньше. «На механизм нагрева вихревым током влияет то, что эти направления не перпендикулярны - добавляет Маартен Лабордус, руководитель отдела исследований и разработок KVE. «Также нет четкого пересечения волокон между слоями, они просто многослойные. Таким образом, для индукции тока требуется больше мощности по сравнению с тканевыми ламинатами ».

Однако добавление дополнительной мощности не упрощает управление процессом сварки. Уравновесить электрическую мощность и температуру на линии сварки непросто, потому что процесс индукционной сварки изменяется не только в зависимости от последовательности укладки, но и в зависимости от толщины ламината и геометрии детали. «Поэтому мы смотрим на параметры процесса и то, как тепло выделяется в материалах», - говорит Себастьян Вийскамп, технический директор TPRC. «Мы хотим иметь руководящие принципы и инструменты проектирования, чтобы заранее прогнозировать характеристики сварных швов. Если вы хотите переключиться с фабрики на UD, как вы можете сделать это быстро, не прибегая к методам проб и ошибок? В идеале моделирование, основанное на электрических и теплопроводных свойствах волокон и полимеров, даже для определенного набора, а также с учетом геометрии детали, позволило бы вам спроектировать процесс сварки для каждой детали. Мы проводим совместные исследования с KVE и Мишелем ван Туреном в Центре Макнейра, чтобы развить фундаментальное понимание этих руководств и инструментов ».

«Мы количественно оцениваем все эти факторы - UD по сравнению с тканью, последовательность укладки, области большего и меньшего количества смолы - и устанавливаем их взаимосвязь, а затем добавляем это обратно в общую модель сварки», - поясняет Лабордус (рис. 3). . Области с высоким содержанием смолы действуют как изолятор, задерживая тепло, в то время как области с более низким содержанием смолы (и более высоким содержанием волокон) способствуют нагреву. «Сначала мы были на 40% ниже наших прогнозов по сварке с UD, но теперь мы находимся в пределах 10% и приближаемся к нашему высокому уровню точности для ткани CF / PPS», - добавляет Лабордус.

Ван Турен также близок к тому, чтобы предсказать производительность индукционной сварки ламинатов UD. «К концу 2018 года у нас будет инструмент моделирования, который будет работать с относительно простой геометрией и поможет определить необходимую форму катушки, мощность, скорость робота и профиль нагрева для конкретного приложения». Эта возможность прогнозирования разрабатывается параллельно с физическими испытаниями для поддержки использования сварных компонентов TPC в более крупных основных конструкциях самолетов будущего. Лаборатория Ван Турена является исследовательским партнером KVE и одной из четырех площадок - наряду с производством KVE в Гааге, Нидерландским аэрокосмическим центром (NLR, Амстердам) и Исследовательским центром термопластичных композитов (TPRC, Enschede, Нидерланды), - которые установили стандартизированная установка для индукционной сварки, разработанная KVE (рис. 4) для поддержки аттестации процесса у производителей комплектного оборудования и поставщиков первого уровня (см. «Новые горизонты в сварке термопластичных композитов»).

Индукционные катушки по индивидуальному заказу

Компания Composite Integrity (Порселет, Франция) использовала альтернативный подход индукционной сварки для разработки процесса «динамической индукционной сварки», используемого для соединения ленточных стрингеров CF / PEKK UD и обшивки фюзеляжа на демонстрации конструкции Arches TP компанией STELIA Aerospace (Тулуза, Франция). проект, представленный на Парижском авиасалоне 2017 (рис. 5). Composite Integrity - это подразделение композитных материалов в Institut de Soudure (IS Groupe, Вильпент, Франция). «Мы опираемся на более чем 100-летний опыт IS Groupe в сварке металлов, чтобы спроектировать и построить наши собственные индукционные катушки, оптимизированные для каждого материала, толщины и формы детали, включая специальные катушки для тканого материала, не гофрированного материала и UD», - поясняет Composite Integrity Business. менеджер по развитию Жером Рейналь. «Основная проблема с UD заключается в том, что здесь нет сварочных узлов для генерации индукционного тока, поэтому нам нужна особая катушка - в данном случае мультикатушка».

Компания Composite Integrity, основанная 25 лет назад как Pôle de Plasturgie de l’Est (PPE), является лидером в области литья под давлением (RTM) и конструкций самолетов с пропиткой эпоксидной смолой с французскими аэрокосмическими компаниями. Вступив в состав IS Groupe в 2016 году, она работала с Aviacomp (Лаунаге, Франция) над разработкой технологии совместной сварки, используемой в дверях доступа к топливу TPC для самолетов Airbus A350. «Резистивные компоненты на поверхности формованных внутренних и внешних композитных деталей нагревают линию сварки», - говорит Рейнал.

Компания Composite Integrity начала работу над проектом STELIA Arches TP в 2015 году, позволяющим производить индукционную сварку изогнутых деталей размером с фюзеляж. Процесс описывается как «динамический», потому что робот приваривает стрингеры по длине фюзеляжа и приспосабливает трехмерные формы, в том числе движение в направлении оси z во время сварки. «И стрингеры, и обшивка в демонстраторе STELIA имеют различную толщину», - поясняет Рейнал. Алюминиевая планка служит в качестве зажимного приспособления для предотвращения перемещения стрингера по обшивке во время сварки. Для демонстратора давление прикладывалось через два ролика в сварочной головке. Они расположены над катушкой. Во время сварки ролики движутся вдоль стрингера рядом с фиксирующим рельсом, в то время как рулон движется по линии сварки.

«Теперь мы разработали новую сварочную головку, на которую подана заявка на патент, в которой используется один ролик и улучшаются механические свойства сварного шва», - отмечает Рейнал. «У нас также есть охлаждающее устройство, которое нагнетает воздух на сварочную поверхность под давлением, чтобы убедиться, что мы находимся ниже температуры кристаллизации, поэтому нет риска разуплотнения после сброса давления».

Обеспечение охлаждения также влияет на кристалличность термопластической матрицы на линии сварки. «Мы проверяем соответствие кристалличности аэрокосмическим стандартам, а затем устанавливаем соответствующие параметры для процесса сварки», - поясняет Рейнал. Скорость также играет важную роль. «Для демонстратора скорость составляла 2 м / мин, но сейчас наша цель - 5 м / мин», - говорит он. «Управление охлаждением и кристалличностью PEEK и PEKK является более сложным, что влияет на общую скорость сварки, но у нас есть хорошие результаты в обоих случаях, используя обычные органолиты, одобренные Airbus». На данный момент максимальная толщина свариваемых деталей составляет 5 мм. «Мы продемонстрировали, что это примерно такая же толщина, как у структурных элементов», - отмечает Рейнал. «Для STELIA мы использовали углеродное волокно в качестве проводника без металла на границе раздела, но сейчас мы разрабатываем технологию для сварки любого волокна - например, стекловолокна - также без металлической сетки. Мы не добавляем материал на стыке, но можем без проблем сваривать UD и ткань, а UD - UD », - утверждает он.

Ультразвуковая сварка

Ультразвуковая сварка - третья по распространенности технология - это еще одна технология, с которой компания GKN Fokker накопила значительный опыт. В процессе используется сонотрод для генерации высокочастотных (20-40 кГц) колебаний, которые вызывают нагревание от трения и плавление на сварных поверхностях.

«Это хорошо для точечной сварки», - говорит Оффринга, отмечая, что для самолетов Gulfstream:«Мы использовали ультразвуковую сварку для соединения более 50 000 деталей TPC, изготовленных методом литья под давлением, с панелями пола. Это очень быстро и полностью автоматизировано, но это точечная сварка только в одном месте ». Тем не менее, он видит потенциал этого метода в производстве интегрированного фюзеляжа, подобного тому, который предлагается в программе «Многофункциональный демонстратор фюзеляжа Clean Sky 2» (см. «Новые горизонты в сварке термопластичных композитов»). «Кронштейны фюзеляжа часто приклеиваются, приклепываются или прикручиваются болтами к современным конструкциям фюзеляжа из термореактивных композитов», - отмечает Оффринга. «С помощью ультразвуковой сварки вы можете добиться очень хорошего соединения с кронштейнами, которые часто являются неармированными термопластами».

Ультразвуковая сварка пластмасс используется уже несколько десятилетий, обычно с директорами по энергии . на стыке сварного шва. Эти треугольные или прямоугольные выступы из чистой смолы, впитанные в свариваемые поверхности, увеличивают локальное тепловыделение. Однако Ирен Фернандес Виллегас из Делфтского технологического университета (Делфтский технический университет, Делфт, Нидерланды) показала, что вместо них можно использовать неармированные термопластические пленки толщиной 0,08 мм. «Она работает над развитием непрерывной ультразвуковой сварки», - говорит Оффринга, и эта работа продолжается в Clean Sky 2.

В своей статье 2016 года, озаглавленной «Интеллектуальная ультразвуковая сварка термопластических композитов», Виллегас заявляет, что можно расширить процесс ультразвуковой сварки с помощью последовательной сварки, то есть позволяя непрерывной линии смежных точечных сварных швов служить той же цели, что и непрерывная сварка. сварной шов. Последовательная точечная сварка в лабораторных условиях использовалась в панели корпуса TPC демонстратора Clean Sky EcoDesign с использованием плоских направляющих энергии для приваривания петли CF / PEEK и зажимов CF / PEKK к С-образным каркасам CF / PEEK (рис. 6). Экспериментальные сравнения с механически скрепленными соединениями в испытаниях на сдвиг и вытягивание в два нахлеста оказались многообещающими. Этот процесс более подробно рассматривается в докладах 2018 года члена команды Виллегаса Тянь Чжао из TU Delft.

Купке сообщает, что DLR ZLP также работает над роботизированной непрерывной ультразвуковой сваркой. «Точечная сварка - это современный уровень техники, но наша сварка действительно непрерывна», - говорит он. «Мы оптимизируем процесс на испытательном стенде длиной около 1 м, выполняя параметрические исследования с использованием различных материалов и конфигураций. Хотя сварочный аппарат и цифровое управление разработаны для робота-манипулятора, мы все еще изучаем, как улучшить головку и какая скорость и энергия лучше всего подходят для каждого материала и толщины ламината. Наша цель - показать, что вы можете выполнять очень длинную сварку, например, соединения фюзеляжа ».

Лазерная сварка

Хотя лазерная трансмиссионная сварка обсуждалась в обзоре технологий сварки TPC Юзефпуром за 2004 год, с тех пор она была значительно усовершенствована Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH, Ганновер, Германия). В этом процессе лазерный свет сначала проходит через часть, которая является прозрачной или частично прозрачной в ближнем инфракрасном спектральном диапазоне (например, неармированный термопласт или ТПК из стекловолокна). Затем свет поглощается углеродным волокном или проводящими добавками во второй соседней части, преобразуя энергию лазера в тепло, которое создает сварной шов между двумя материалами.

Оффринга из GKN Fokker отмечает, что многие кронштейны для самолетов, изготовленные методом литья под давлением, прозрачны для лазера. Он видит большой потенциал использования лазерной сварки для сборки этих кронштейнов с конструкциями фюзеляжа из углепластика без отверстий, пыли и креплений. Хотя и тип армирования, и толщина ламината влияют на сварной шов, LZH продемонстрировала хорошие результаты с ламинатами PPS и полиэфиримида (PEI), армированными стекловолокном и углеродным волокном, в проекте лазерной трансмиссионной сварки термопластичных композитных конструкций (LaWoCS, 2010-2013), который также включали KVE, TenCate Advanced Composites (Нейвердал, Нидерланды), Unitech Aerospace (Йовил, Великобритания) и Element Materials Technology (Хитчин, Великобритания). Компания LZH запатентовала эту технологию и стала финалистом награды JEC World Innovation Award 2018 в категории аэрокосмических приложений за «Модульные термопластические панели жесткости», где штампованная сетка жесткости из CFRTP приваривается лазером к композитной обшивке. Партнерами по проекту были немецкие фирмы Fraunhofer ICT (Pfinztal), Airbus Operations (Гамбург), ElringKlinger (Деттинген-ан-дер-Эрмс) и KMS Automation (Schramberg), а также TenCate.

Электропроводящая сварка

После промышленного внедрения индукционной сварки компания GKN Fokker разработала кондуктивную сварку (рис. 7). «Это новая технология», - говорит Оффринга. «Используется что-то вроде горячего утюга, чтобы проводить тепло по крайней мере через одну из соединяемых частей. Как и при контактной сварке, время процесса не зависит от длины сварного шва, поэтому, независимо от того, составляет ли соединение полметра или 10 м, время процесса одинаково для обоих ». Это связано с тем, что оба метода используют электричество для подачи тепла по всей длине за секунды. Панель фюзеляжа TPC с ортогональной сеткой, представленная на выставке JEC 2014, была оснащена кондуктивной сваркой. «Рамы были сварены на втором этапе с помощью робота со сварочным рабочим аппаратом», - говорит Оффринга. «Панель фюзеляжа была изогнутой, а рамы - довольно короткими. Однако этот метод может хорошо работать при приварке стрингеров длиной 6–10 м к обшивке фюзеляжа ».

Встроенный контроль процессов и не только

Ключевым шагом на пути к совершенствованию технологии сварки TPC для конструкций фюзеляжа является способность контролировать и управлять процессом на месте. «Прямо сейчас наш процесс индукционной сварки предварительно настроен», - говорит ван Энгелен из KVE. «Мы используем термопары в линии сварки для калибровки процесса. Но мы предпочитаем измерять температуру сварного шва и возвращать ее, чтобы управлять мощностью катушки ».

«Наши сварочные процессы контролируются цифровым способом, и все данные о процессе сохраняются, - говорит Оффринга из GKN Fokker, - но мы движемся к встроенному управлению процессом, основанному на измерении температуры в реальном времени». Он считает, что это станет возможным для индукционной и контактной сварки в течение нескольких лет, в то время как ультразвуковая сварка уже довольно близка. Виллегас из TU Delft заявляет, что мониторинг процесса последовательной ультразвуковой сварки на месте возможен на основе кривых мощности и смещения, предоставляемых сварочным аппаратом, что позволяет быстро определять оптимальные параметры обработки.

Помимо управления технологическим процессом, KVE также работает над поточным контролем. «Если сварной шов обнаруживается проблема, мы просто возвращаемся назад и повторно выполняем сварку», - говорит ван Энгелен.

«Вот почему термопластичные композиты так хороши», - отмечает Рейнал из Composite Integrity. «Повторная сварка им не повредит. У нас есть специальная технология для сварки и разборки контактной сваркой для разборки путем подачи тока ». Его компания также занимается разработкой поточного контроля. «У нас будет термографическая ячейка сразу после индукционной сварочной головки, и мы будем проверять сварной шов с помощью термографии в реальном времени», - говорит Рейнал. Ван Турен также занимается мониторингом и проверкой процессов на месте, но с использованием оптоволоконных датчиков, включая систему ODiSI от Luna (Роанок, Вирджиния, США), которая обеспечивает более 1000 точек датчика на метр.

TPRC и van Tooren имеют текущие проекты по разработке встроенного управления технологическим процессом для индукционной сварки больших изогнутых конструкций и различной толщины, включая наросты и обрывы в стрингерах. Van Tooren также разрабатывает индукционную сварку под вакуумным мешком. «Он становится похож на мягкий инструмент для сжатия двух свариваемых поверхностей», - говорит он, и в настоящее время нацелен на потенциальные ремонтные работы (см. «Новые горизонты в сварке термопластичных композитов»). Van Engelen’s list of KVE future developments also includes TPC repair, induction welding of glass fiber TPCs, nonaerospace applications and flux concentrators. “We are developing reflective materials to concentrate the electromagnetic field at the weldline,” he explains. “You want to put the energy here instead of at the part’s outer surface. With these flux concentrators, you direct the energy, similar to how you direct fiber where you want, using automated placement.”

“We are still developing all of the welding technologies,” Offringa sums up, “and exploring new ones. Most importantly, we don’t think there is a single technology with the most promise, but that each has its place.”

Wijskamp notes that with the recent Clean Sky 2 calls for proposals, it has become clear that Airbus wants to use welded TPCs in large airframe structures. “But we have seen this already in our 19 partners that have joined since 2009,” he adds.

Van Tooren believes that a welded, fastenerless, large component, if not a full fuselage, is within reach. “Preferably, on the Boeing New Midsize Airplane, but definitely the next aircraft.”