Air Force Research Laboratory revolutioniert Triebwerkseinlaufkanal-Fertigung mit Geflech-Vorformen und Phasenwechsel-Werkzeugen

Im März 2020 kündigte das Air Force Research Laboratory (AFRL, Dayton, Ohio) an, dass seine Manufacturing & Industrial Technologies Division mit Cornerstone Research Group (Dayton), A&P Technology (Cincinnati, Ohio) und Spintech LLC (Xenia, Ohio) forscht: Quantifizierung der Vorteile beim Ersatz klassischer Fertigung durch neuartige Prozesse für einen 3,35 m langen, S-förmigen Triebwerkseinlaufkanal (Inlet Duct) für unbemannte Luftfahrtsysteme. Ziel: Teilekosten- und Produktionszeitvorteile durch neue Werkzeuge und Prozesse.

Bisheriger Prozess

Handlaminierung von Composite-Preg auf mehrteiligen Stahlmandrel → Autoklav-Aushärtung.

Neuer Prozess

1. Trockenes Carbonfaser-Geflecht via A&P Technology automatisiertes Overbraiding auf Mandrel aus Spintechs Smart Tooling Shape Memory Polymer (SMP)
2. Resultierender Preform: Vakuum-unterstützte RTM-Infusion mit niedrigkostigem Epoxid

Smart Tooling Prozess

Nach Trockenfaserauftrag: Vakuumbeutel außen und im Hohlraum. Teil in Ofen, beheiztes Harz unter Druck, Aushärtung. Nach Aushärtung: Smart Tooling auf elastische Temperatur bringen → einfaches Entnehmen aus fertigem Composite-Teil, Umformen, Abkühlen → Wiederverwendung.

Optimierung & Ziel

Wegen geometrischer Komplexität mehrere Iterationen zur Overbraiding-Optimierung (Minimierung Faltenbildung) – vier Einlaufkanäle zum Vergleich mit Legacy-Teil. A&Ps QISO triaxialer Geflecht dominierende Architektur. Endziel: Auslieferung finaler Einlaufkanal an US-Regierung für Integration in Aerospace Systems Directorate Airframe Design & Manufacturing Program, weitere Strukturtests durch Aerospace Vehicles Division.