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复合材料在商用飞机项目中的持续可行性取决于其能否持续不断地降低成本并提高生产效率。诸如自动纤维铺放(AFP)和自动铺带技术(ATL)的发展推动了生产过程的自动化,提高了生产速度和效率, 但是产品质检的过程一直限制着效率的提高,因为传统的质检程序一般依赖于人工检查,通常采用目测检 查手段,这就造成了时间成本的增加。近年来,不断发展的在线检测技术,提供了更快,更准确的零件检测,提高了产品质量。因此可以预见,这将是未来航空航天工业发展的必要条件。

复合材料在商用飞机项目中的持 续可行性取决于其能否持续不断的降低成本并提高生产效率。诸如自动纤维铺放(AFP)和自动铺带技术(ATL)的发展推动了生产过程的自动化,提高了生产速度和效率,但是产品质检的过程限制了效率的提高,因为传统的质检程序一般依赖于人工检查,通常采用目测检查手段,这往往造成了时间成本的增加。根据几年前法孚辛辛那提公司(Fives Cincinnati) 的罗伯特·哈珀和波音公司的 阿伦·哈尔布里特联合发表的一份报告,人工检查复合材料的时间成本将至少增加 30%,有时甚至超过60%。因此,虽然质量检测的过程可以调整,但时间的损失是非常明显的。

近年来, 许多公司一直致力于开发能够跟上自动化生产的自动化检测技 术, 包括来 自 ElectroimpactInc.(美国华盛顿州马科尔迪澳), DanobatComposites(西班牙埃尔格伊巴), Apodius(德国亚琛),FACC AG(奥地 利里德因克瑞斯)和Fives 等公司。

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电子碰撞公司(Electroimpact)的自动纤维铺放(AFP)接头


检测下一代机翼整体壁板

电冲击(Electroimpact)公司的自动检测系统可以检测波音777X的机翼 整体壁板结构。它由 Aligned Vision 公司的三台LASERVISION 发射单元组成,每台都配备了高分辨率相机和激光发射器。每个单元都配有一个表面轮廓度检测仪——一个检测射线投射到工作表面的小型激光器——它可被安装在AFP接头上。这三个元素(激光、相机、轮廓 度检测仪)为计算机软件算法支持的用户接口提供实时数据。

干燥材料的铺放检测

Danobat 复合材料公司一直致力于开发两种技术和软件系统,支持其自动 化干燥材料铺放机(ADMP)的自动化检测。第一种是使用激光轮廓度检测仪 或激光线三角测量(LLT)传感器,在铺放过程中定位干燥材料的边缘,并检测材料实际所覆盖的位置是否在规定的公差范围内。第二种方法则是将LLT 感应测量和利用相机传感器的光度扫描相结合进行检测。

测量纤维取向

Apodius 公司是海克斯康智能制造公司的子公司。该公司已经开发的 Apodius 视觉系统用于纤维取向测量和缺陷检测的光学系统支持检测、测量和 分析多达三个纤维取向。通过评估和对 比材料此前记录的材料表面纹理原始图 像数据与实际设计得到材料织物(包括梭织物、非卷曲织物和编织性织物), 可以将纤维取向在 0.1 的分辨率精度下完成检测。该系统可针对即将投入生产的预成型件实现统计过程控制(SPC),并在多个大型生产线中使用。

自动配置检测任务

2018年8月,FACC公司启动了一项为期三年的研究项目,名为SPIRIT,旨在精简工业检测机器人的设置。SPIRIT 项目由奥地利的 Profactor GmbH公司领导,来自奥地利、德国和意大利的科学和工业合作伙伴共同参与,旨在为新一代检测机器人开发编程软件,该软件将能够处理诸如在不同的检测技术之间进行实时切换以及检查新零部件等一系列挑战。

FACC公司 NDT 部门主管赫尔墨 斯·霍埃勒表示,根据FACC 公司推进以机器人为核心的解决方案目标,SPIRIT项目的目标是通过简单合理地配置检测任务,取代耗时的、高技能任务的机器人编程过程。FACC检测机器人将使用CAD 模型开发的组件,结合同样采用CAD模型开发的工作单元,自动生成针对特定任务的机器人编程。

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法孚公司的“蝰蛇”(Viper)自动纤维铺放装置与加拿大国家研究委员会的分析技 术集成,可为航空航天工业提供高质量、实时的零部件检测

下一代 AFP 表面轮廓度测量

最近,加拿大国家研究委员会 (NRC)和法孚公司(Fives)联合开发了针对自动铺放材料过程的先进轮廓度检测仪,旨在提供更快、更准确的零部件检测。

根据法孚公司首席技术官肯·怀特 的说法,该公司的在线生产检测(IPI)技术是红外干涉测量技术(一种利用红 外光波测量距离的光学技术)的衍生产 品。怀特表示,该轮廓度检测仪与现在所使用的检测技术相比具有相当大的优 势。新型轮廓度检测仪对于表面铺放的角度没有特殊要求,据说在环境光条件下能够实现更加完善检测。该系统还可以与AFP接头一同工作,因此能够进入更狭窄的空间进行实时检测。自2017年底以来,该系统在 STELIA 北美航宇公司中使用 NRC 的 CincinnatiViper 4000 AFP 系统进行了测试,测试结果显示,新型轮廓度检测仪已经证明比 LLT具有更好的检测效果。

下一代传感器将可提供实时的缺陷检测和实时丝束铺放检测,并可与各种 复合材料类型配合使用。据报道,与使用人工检测的方式相比,新方法能够将处理时间缩短 30%。NRC 拥有下一代轮廓度检测仪的基础研发专利,并已将其专门授权给法孚公司在复合材料制造中应用。法孚公司已经开始与客户进入最终测试阶段,并期望在 2019 年底之前将该技术商业化。

未来更大的推广可能

下一代商用飞机项目——有可能提出实现月产量 100 架的生产目标——显然,要实现这一目标,依靠人工检测复合材料零部件和结构的质量是不可能满足生产速率要求的。鉴于此,自动化的检测手段已成为必要要求,不过航空复合材料供应链已明确传达了一个讯息, 即传统的检测技术将难以满足要求,产业链势必将在短期内面临升级和重组。

案例2:

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飞机是历史上最伟大的发明之一,有人将它与电视和电脑并列为20世纪对人类影响最大的三大发明。1903年12月17日,莱特兄弟首次试飞了完全受控、依靠自身动力、机身比空气重、持续滞空不落地的飞机,也就是世界上第一架飞机“飞行者一号”。

 随着祖国的强大,人民生活的富庶,我们驾驭着汽车,极速飞驰在公路上。但是,在我们每个人的心里都隐藏着一个飞行梦,可是又有多少人能实现这个梦想,又能像驾驭汽车一样驾驭飞机,翱翔在自由的蓝天底下,享受着俯视天下的感觉。

客户需求:

客户需获取5米长、8米宽的一个飞机的原始外型数据及驾驶舱整个轮廓数据,便于后期逆向制作还原一个1:1的飞行模拟器。

微深科技的工程师使用超高精度视觉传感器 ,对飞机进行快速三维检测,能够轻松高效地获取飞机的三维数据。


案列3: 航空发动机检测

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