热塑性复合材料和焊接技术缩短飞机门的生产时间

Fraunhofer集团、Trelleborg和空中客车公司共同开发了一种模块化、全自动化的组装系统概念，旨在替代金属材料和繁琐的组装过程，且具有可扩展的潜力。

由弗劳恩霍夫机械工具与成形技术研究所（IWU，德国开姆尼茨）、弗劳恩霍夫结构耐久性与系统可靠性研究所（LBF，德国达姆施塔特）、特瑞堡公司（瑞典）和空中客车直升机公司（法国马里尼扬）共同开展的TAVieDA研究项目展示了如何通过将铝、钛和热固性材料主要替换为碳纤维增强热塑性聚合物（CFRTP），来减少客机门的制造时间。

目前，飞机门仍主要通过手工制造。一个特别耗时的环节是使用螺丝和铆钉组装门结构。为了防止不同材料之间接触造成腐蚀，需要增加多个中间步骤。研究人员指出，使用CFRTP可以将这些结构通过自动化焊接方式连接起来，无需分隔层，将制造时间从110小时缩短至4小时。

缩短组装时间的另一个关键因素是不同飞机门型号的模块化设计。项目团队特别寻找了各类门型中可以标准化的组件，例如横梁。研究人员为最常见的门型设计了全自动化的组装线，并开发了适合电阻焊接和超声波焊接技术的夹具和夹紧元件。

弗劳恩霍夫IWU研发的夹紧元件，用于自动夹紧和连接飞机舱门（例如横梁）中的热塑性碳纤维复合材料。来源：弗劳恩霍夫IWU

两条几乎相同的组装与连接生产线降低了风险，万一其中一条生产线无法使用时，另一条可以继续运行。得益于标准化措施，现在每批次可组织生产10扇门，并能在每班次结束时对生产线进行全自动化调整，以适应下一个型号系列的生产。新的材料和生产概念使得每年能够生产多达4,000扇客机舱门。

另一方面，成本建模被直接集成到仿真环境中，从而能够与仿真结果同时计算单件成本。考虑到所有技术、物流和财务因素，新开发的自动化解决方案与集成仿真方法还将规划时间减少了约25%。

成本建模被直接集成到模拟环境中，从而可以同时计算单位成本和模拟结果。来源：弗劳恩霍夫IWU

关于德国弗劳恩霍夫机床与成形技术研究所（IWU）

IWU专注于开拓汽车、机械工程、航空航天、医学工程、电气工程和微工程领域的竞争性制造潜力。作为资源高效制造的领导者，IWU致力于开发零部件、工艺和复杂机械系统，优化制造过程，如成型、切割、连接等，并推动轻量化结构、新材料加工和增材制造技术（3D打印）的应用。IWU通过再生系统和循环经济，构建完整的工艺链，推动智能生产工厂的发展。<