Łączenie różnych materiałów umożliwia budowę samochodów i samolotów przyszłości
Kompozyty zbrojone włóknem węglowym i polimerową osłoną Carbon Fibre Reinforced Thermoplastic (CFRT) to nowoczesna technologia stosowana w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym, jednak sposób produkcji i montażu tych kompozytów może prowadzić do obniżenia ich osiągów. „Tradycyjne systemy łączenia nie są w stanie zapewnić najlepszych osiągów, jakie mogą zaoferować te materiały w produktach końcowych. Wykorzystanie nowych zaawansowanych technologii łączenia i włączenie projektowania wielomateriałowego do łańcucha montażu może poprawić tę sytuację”, mówi Pilar Rey, koordynatorka projektu ComMUnion. W ramach projektu ComMUnion połączono kilka innowacyjnych technologii w zautomatyzowany proces montażu, który umożliwia opłacalną produkcję trójwymiarowych materiałów metalowych i CFRT charakteryzujących się wysokimi osiągami. Dzięki systemowi ComMUnion możliwe jest zwiększenie osiągów mechanicznych w sektorze motoryzacyjnym nawet o 30 % lub utrzymanie osiągów na tym samym poziomie przy jednoczesnym zmniejszeniu masy pojazdu. Oznacza to zarówno korzyści środowiskowe, jak i funkcjonalne. Mniejsze zużycie metalu podczas produkcji ogranicza wpływ na środowisko, podczas gdy redukcja wagi prowadzi do zmniejszenia zużycia paliwa i emisji gazów cieplarnianych. „Oznacza to zmniejszenie śladu węglowego o 10-15 % oraz ogólnego wpływu na środowisko o 10 %”, mówi Rey. W wyniku prowadzonych w ramach projektu prac nad technologiami lotniczymi powstała nowa dziedzina badań, która pozwoli na wdrożenie technologii ComMUnion w przyszłych samolotach.
Linia montażowa przyszłości
Jednym z osiągnięć technologicznych jest zbudowanie głowicy laserowej służącej do szybkiego teksturowania i kondycjonowania powierzchni trójwymiarowych elementów metalowych. „Wzory na powierzchni są uzyskiwane przy użyciu szybkiego wielobocznego skanowania laserowego z drugą osią odchylenia w celu uzyskania wysoce wydajnych połączeń trójwymiarowych materiałów CFRT i metalowych”, wyjaśnia Rey. Dzięki zastosowaniu głowicy laserowej Lay-up Laser Head zespół osiągnął wytrzymałość połączeń porównywalną do tej uzyskiwanej przy użyciu wysokowytrzymałych klejów. Ten nowatorski system szybkiej produkcji umożliwia wytwarzanie materiałów CRFT w formie taśmy o różnych długościach i szerokościach, dzięki czemu charakteryzują się lepszymi osiągami, większą elastycznością oraz wyższą jakością. System ComMUnion posiada również system automatycznej adaptacji, który może dostosować proces łączenia, wprowadzając stopniowe zmiany w celu zapewnienia najwyższej możliwej jakości i dokładności procesu. Produkcja CFRT jest zazwyczaj drogim procesem, głównie ze względu na koszty surowców. Podejście zastosowane w projekcie ComMUnion polega na stosowaniu tych materiałów tylko wtedy, gdy są potrzebne, zamiast zastępowania całego komponentu metalowego wielomateriałową wersją kompozytową, czego efektem jest także obniżenie kosztów. „Brakuje wiedzy na temat tych materiałów oraz ich zachowania się w komponentach wielomateriałowych. Zrozumienie i zastosowanie wiedzy o CFRT do projektowania wielomateriałowego skróci czas potrzebny do wdrożenia tych rozwiązań”, mówi Rey.
Zaawansowane materiały
W ramach projektu przeprowadzono dwa testy pilotażowe na potrzeby przemysłu motoryzacyjnego i lotniczego, aby potwierdzić skalowalność procesu łączenia różnych metali (tytanu i stali o wysokiej wytrzymałości) oraz CFRT. Kolejnym krokiem w ramach projektu ComMUnion będzie dalsze rozpowszechnianie i wykorzystywanie jego wyników, czy to we współpracy z partnerami, czy samodzielnie. Wiąże się to z wystąpieniem o dofinansowanie nowych projektów lub udziałem w inicjatywach klastrowych wspieranych przez Komisję Europejską. Przykładem tych działań jest projekt DIMOFAC, w ramach którego część partnerów ComMUnion będzie kontynuować badanie tych technologii, a także inicjatywa Common Dissemination & Exploitation Booster, w ramach której grupa projektów, także tych ukończonych, wykorzystuje ich wyniki do realizacji nowych celów.
Słowa kluczowe
ComMUnion, łączenie, lotnictwo i kosmonautyka, motoryzacja, robotyka, technologie, metale, włókna węglowe
