德國Fraunhofer IWS開發激光工藝連接CFRTP飛機部件

 近期,德國弗勞恩霍夫材料與光束技術研究所(Fraunhofer IWS)在新型生態飛機建造概念方面取得了重要進展。作為歐盟“潔凈天空2”計劃的一部分,“多功能機身樣件”項目旨在評估熱塑性復合材料在飛機機身結構中的潛在應用。該項目利用熱塑性樹脂的可焊接性,減少了機身緊固件的使用,為碳纖維增強熱塑性復合材料(CFRTP)結構部件的無縫連接提供了概念驗證。

該項目由Fraunhofer IWS 粘接與纖維復合技術部主管Maurice Langer博士團隊采用CONTIjoin自動化激光焊接工藝,首次成功實現了大體積熱塑性飛機CFRP結構的長縫焊接,即將CFRTP上下機身半殼體連接在一起。除了節省勞動力外,還可以大幅降低機身重量,減少原材料消耗,提高工藝效率。這將使未來商用飛機的生產將變得更快、更環保和更具競爭力。

 

CONTIjoin工藝是指CO2激光技術和高動態光束整形技術的結合,可實時控制激光功率以保持連接區域的溫度恒定。同時,它能夠自動調整光束形狀。

 

大幅減輕機身重量
該項目成果,大幅降低了機身重量,標志著采用CFRTP制造飛機結構件取得了里程碑式進展。挑戰在于選擇使用的PAEK是一種具有相對較高熱變形溫度的熱塑性工程塑料,如果采用傳統制造工藝,通常耗能且成本高昂。為此,Fraunhofer IWS與項目合作伙伴空中客車公司合作開發了一種新型非熱壓罐生產工藝,實現了復合材料卓越的強度性能。