非热压罐的智能复合材料工具

寂静回声

斯普利特航空系统公司近日宣布，其位于苏格兰的先进技术中心开发了一个制造复合材料零件的改进方法。斯普利特与斯特拉思克莱德区大学和苏格兰传感器与成像系统创新中心（CENSIS）共同开发了一个智能的加热工具用于固化复合材料组件。新技术可以提升复合材料零件固化速度达40%，同时成本减半，并且支持各行业的许多复合材料组件，从风电叶片到下一代复合材料飞机。
用工业语言来讲，热压罐是一个容器，用来在高压和高温下处理置于模具中的材料。一般来说，高性能复合材料铺放在一个外形特制的表面或模具上，之后放置于热压罐中，热和压力组合起来加速材料的硬化，典型固化时间是2小时。最后得到的高强度、轻量化组件将用于高价值制造业，特别是航空航天占主导地位。通常，这些高性能复合材料零件在一个设定好的温度下持续固化一个标准的时间段，不管零件如何响应固化工艺。

这个“用于非热压罐的智能复合材料工具”合作项目于2015年8月启动，为期18个月。合作团队在约400万美元前期资本支出的资助下，通过创造一个不需要使用热压罐的工具，能够让用户监测固化周期并使其与组件的外形尺寸特性及零件如何对工艺做出反应进行匹配，从而改进了上述问题。斯普利特的新技术加入了一个智能、多区域加热的工具，从而不需要使用热压罐，工具通过实时的监测和反馈，实现了对固化工艺的完全控制。CENSIS通过资金和提供项目管理能力支持了这项合作。斯特拉思克莱德区大学提供了技术支持并为智能工具开发了控制算法和软件。
公司先进技术中心首席工程师表示：“该技术不是在一个标准温度下持续数小时固化组件，而是缩短加热周期以匹配单个零件的外形尺寸。热压罐已经是制造线中的一个瓶颈，去掉它将减少组件制造周期，降低生产成本并减少能耗。”该项目不仅创造了一个独特的固化工艺，还为英国供应链发展了一项全新的能力。根据组件的外形尺寸，项目通过降低资本性支出、工厂空间和能耗，同时减少固化周期达40%，总计可以减少运行成本多达50%。
复合材料非热压罐成形技术经历了几十年的发展历程，近几年格外受到人们的关注，并且已经运用到商用飞机主承力构件制造中。非热压罐成形技术进展的快慢，影响范围有多大，最终会形成什么局面，还要取决于市场环境、技术和制造成熟度等多方面的因素，但非热压罐技术发展趋势，就像当年复合材料替代铝合金一样不可逆转。