Prototypowanie wirtualne otwiera nowe możliwości w inżynierii lotniczej
Do wytwarzania dużych elementów i struktur w przemyśle lotniczym były dotychczas używane wstępnie impregnowane materiały kompozytowe łączone poprzez nakładanie taśm i utwardzanie w autoklawach. Połączenie tych technologii umożliwia równomierne rozprowadzenie wzmocnionych żywic w precyzyjnie kontrolowanym układzie włókien, zapewniając wytrzymałość i odporność na zmęczenie materiału, ale przy wysokich kosztach materiałów. W przeszłości naukowcy badali już alternatywne metody produkcji z nasączaniem płynną żywicą (LRI), polegające na wprowadzaniu żywicy dopiero po zmontowaniu wszystkich materiałów suchych. Pomimo licznych zalet, w tym niższych kosztów materiałów, stosowanie metody LRI do dużych struktur wymaga czasochłonnego eksperymentowania metodą prób i błędów. Rozwiązanie tego problemu przyjęto za cel finansowanego przez UE projektu "Simulation based solutions for industrial manufacture of large infusion composite parts" (INFUCOMP). Aby umożliwić szybsze i tańsze wytwarzanie wysokiej jakości części, zespół projektowy stworzył kompleksowe rozwiązania prototypowania wirtualnego obejmujące etapy od projektowania do wytwarzania. Opracowano ambitny zestaw narzędzi do komputerowego wspomagania prac inżynierskich (CAE), który rozwija dotychczasowe możliwości kodów symulacji nasączania. Badacze z projektu INFUCOMP rozszerzyli istniejące oprogramowanie symulacyjne PAM-RTM o łańcuch symulowania produkcji kompozytów metodą LRI. Opracowane przez projekt INFUCOMP narzędzia obejmują modelowanie i układanie tkanin, montaż, nasączanie, koszty i prognozy właściwości końcowych. Możliwości nowych narzędzi CAE zweryfikowano na reprezentatywnych komponentach lotniczych wytworzonych przez czterech partnerów przemysłowych z użyciem technologii nasączania RTI. Oczekiwane obniżenie kosztów produkcji dużych elementów o wymaganych parametrach powinno zwiększyć popularność technologii LRI. Choć prace projektu INFUCOMP dotyczyły konkretnie zastosowań lotniczych, nowe narzędzia CAE mogą też przynieść ogromne korzyści w innych sektorach przemysłu, w tym w inżynierii motoryzacyjnej.
Słowa kluczowe
Prototypowanie wirtualne, inżynieria lotnicza, materiały kompozytowe, żywice, nasączanie płynną żywicą, metoda prób i błędów, testowanie, komputerowe wspomaganie prac inżynierskich, kody symulacji, PAM-RTM, motoryzacyjny