Les moules de précision dynamisent la R&D des composants aéronautiques

Avec l'avancement accéléré de projets tels que les-avions à grande échelle, les drones civils et les eVTOL, moules de formage composites de précisionservir d’outil de base pour le développement de composants composites. Ils déterminent directement la précision dimensionnelle des échantillons, les défauts de porosité interne et la compatibilité des assemblages, et sont devenus un goulot d'étranglement critique pour les composites aérospatiaux passant de la R&D en laboratoire-à la certification de navigabilité et à la production d'essais en petits lots-. Les entreprises nationales de moulage ont réalisé des percées continues dans les domaines de l'outillage pour autoclaves, des moules de précision RTM de qualité aérospatiale-, des moules Invar à faible-expansion et des outils en fibre de carbone-. Ces avancées raccourcissent le cycle de R&D pour les composants composites aéronautiques, réduisent les coûts d'essai-et-d'erreur et accélèrent la localisation de la chaîne industrielle des composites aérospatiaux.

I. Dimensions du processus

1. Composants composites aérospatiauxsont soumis à des exigences strictes d'accès en matière de navigabilité, imposant des normes obligatoires rigoureuses sur des indicateurs de base, notamment les tolérances dimensionnelles de formation, l'étanchéité au vide de la cavité, l'uniformité du champ de -température-dans tout le domaine et la porosité des composants. Soutenu par un ensemble complet de mesures de processus numériques et-orientées vers la précision, un système de R&D-et-de fabrication de moules composites aérospatiaux présentant « une haute précision, de faibles défauts, une capacité itérative et une production de masse stable » a été établi. Il améliore considérablement l'efficacité du développement et la stabilité de la qualité des composants composites.

2. Pré-jugement des processus via la simulation CAE:Au stade de la conception du moule-, des analyses de simulation couvrant la déformation du durcissement, le couplage thermo-mécanique et la distribution du champ de température-sont introduites pour prédire les défauts potentiels lors du formage des composites, tels que le gauchissement, les gradients de température inégaux et l'écoulement anormal de la résine. Les essais physiques-et-le moulage par erreur sont réduits, ce qui raccourcit le cycle de R&D des composants de plus de 30 % et réduit considérablement les coûts de développement pour les essais.

3.Processus d'usinage à cinq-liaisons à haute vitesse-axes:Grâce à une configuration unique-d'usinage intégré à cinq-axes, le fraisage de précision est effectué pour les cavités de grande taille-avec des surfaces courbes complexes. Les erreurs de positionnement cumulatives causées par des re-serrages répétés sont complètement éliminées, répondant précisément aux exigences de formage des profils aérodynamiques complexes et des surfaces courbes de haute-précision des composants aérospatiaux.

4. Processus d'inspection en boucle fermée- combinant numérisation 3D et machines à mesurer tridimensionnelles (MMT):Une boucle fermée d'inspection complète de-précision du processus-est établie. Une fois le moule terminé, une vérification complète de la précision dimensionnelle-est effectuée à l'aide d'un scanner 3D-et d'un équipement MMT. Après le moulage d'essai, une numérisation et une modélisation par rétro-ingénierie-sont effectuées sur les pièces composites. Les paramètres de la cavité sont modifiés en fonction des données sur le retrait et la déformation du durcissement, réalisant ainsi une optimisation complète en -lien fermé-boucle de"conception-usinage-inspection-rémunération". Il s’agit d’un processus indispensable pour une R&D conforme des composants composites aérospatiaux.

5. Processus d'assemblage des inserts modulaires : Pour les moules de composants de type -panneaux aérospatiaux extra-larges-, des structures composites modulaires assemblées par insert segmenté-sont adoptées. Cela répond efficacement aux défis industriels de longue date liés aux grands moules monolithiques, tels que l'usinage difficile, les contraintes élevées liées au traitement par la chaleur résiduelle- et la tendance à la déformation. Lorsque les structures des composants nécessitent une itération et une optimisation, seuls les inserts locaux doivent être remplacés au lieu d'une refabrication complète du moule. La solution s'adapte bien aux itérations de R&D à haute fréquence-de produits aérospatiaux et réduit les coûts de modification.

II. Dimensions techniques

(1) Itération de la technologie des matériaux de base du moule

La précision de formage et la stabilité decomposants composites aérospatiauxdépendent fortement des performances des matériaux de substrat de moule-de haute qualité. Grâce aux améliorations continues de la technologie d'outillage aérospatiale nationale, les substrats de moules ont obtenu des améliorations de performances différenciées, localisées et élevées, ciblant des défis clés tels que la déformation du durcissement des composites, l'écart dimensionnel et le contrôle des coûts. Un système de sélection de substrat-adapté à divers scénarios de R&D et de production de masse-a été créé.

Substrat en alliage Invar :Son coefficient de dilatation thermique correspond étroitement à celui des composites en fibre de carbone-, compensant ainsi au maximum les écarts de déformation résultant du durcissement du composite. Il fait office de matériau d'outillage de base standard pour la-production en série de composants aérospatiaux porteurs-primaires. Des percées nationales ont été réalisées pour les matériaux vierges Invar, brisant les monopoles étrangers.

Substrat de moule en résine BMI en fibre de carbone :Il offre le double avantage d'un outillage léger et de propriétés de dilatation thermique bien adaptées, atténuant efficacement la déformation globale lors du formage de pièces de grande taille. Particulièrement adapté à la R&D et à la fabrication d'essais de composants composites aérospatiaux extra-larges et à courbure élevée, il équilibre la précision du formage et l'adaptabilité des outils et se classe parmi les substrats préférés pour la fabrication de pièces composites aérospatiales à grande échelle.

Outillage hybride en acier Invar- :Actuellement la solution principale déployée pour les projets nationaux de R&D sur les composites aérospatiaux, elle présente une structure composite combinant des -feuilles de face Invar formées avec précision et des-plaques arrière en acier à haute résistance-. Cette conception établit un équilibre optimal entre la précision du formage, la rigidité de l'outillage et les coûts de fabrication. Les feuilles frontales Invar garantissent une précision de correspondance thermique-pour le formage des composites, tandis que les plaques arrières-en acier améliorent la rigidité globale du moule et réduisent les coûts de consommation de matériaux. Il convient à la plupart des scénarios de R&D et de -essais par lots-de production pour les composants structurels clés et les composants structurels secondaires de l'aérospatiale.

(2) Système de R&D numérique complet-processus

Poussé par-une technologie numérique approfondie-, l'industrie a construit un système de R&D complet-en boucle fermée-qui réalise une connectivité de bout en bout-à-des données et une optimisation intelligente de la conception à la vérification.

Le système complet couvreAnalyse de formabilité DFM (Design for Manufacturability) pour les composants, conception structurelle de moules de précision, simulation de durcissement des composites, usinage de précision sur cinq-axes, inspection 3D pleine-dimensionnelle et essai-vérification et optimisation du moulage. La technologie de simulation virtuelle{{0}identifie à l'avance les défauts de formage, les écarts structurels, les écoulements anormaux de résine et d'autres problèmes, remplaçant ainsi les essais physiques conventionnels-et-les erreurs et réduisant considérablement les itérations de prototypes et les cycles de R&D. Sur cette base, la technologie des jumeaux numériques-est appliquée. Des capteurs de température et de pression de haute-précision montés sur des moules collectent des données-en temps réel sur les conditions de formage-alimentées dans les systèmes de simulation. Les données d'essai réelles-de moulage optimisent de manière itérative les conceptions des canaux de moulage, du -contrôle de la température et de l'étanchéité-des structures. Un cycle positif de"simulation virtuelle - usinage physique - retour de données - optimisation continue"est créé, augmentant complètement la précision de conception et la stabilité de formation pour les moules composites aérospatiaux.