Continuous Composites demonstriert CF3D-Technologie in Lockheed Martins AFRL WiSDM Flügel-Design-Projekt

Continuous Composites (Coeur d'Alene, Idaho, USA) gab am 7. April den erfolgreichen Abschluss des zweijährigen Wing Structure Design for Manufacturing (WiSDM) Vertrags des U.S. Air Force Research Laboratory (AFRL) durch Lockheed Martin (Bethesda, Maryland, USA) zur Fertigung eines Low-Cost Attritable Aircraft (LCAA) Flügels bekannt. Das Projekt fokussierte auf ein neues strukturelles Design-Paradigma, das, gekoppelt mit entsprechenden Materialien und Fertigung, Kosten und Lieferzeiten für attritable Airframe-Strukturen substanziell reduzieren soll. Continuous Composites sagt, seine patentierte Continuous Fiber 3D Printing (CF3D) Technologie habe die strukturellen Carbonfaser-Holme der Flügelbaugruppe erfolgreich gedruckt. Die strukturelle Performance wurde demonstriert, als der fertige Flügelkasten statisch getestet wurde und 160 % Design Limit Load (DLL) erreichte, bevor die Druckhaut buckelte. Die Holme versagten nicht.

„Die erfolgreiche Arbeit mit Continuous Composites und AFRLs Fokus auf CF3D für dieses Projekt fördert nicht nur neue 3D-Drucktechnologie, sondern bietet auch Potenzial für luftfahrttaugliches Composite-Drucken in Hochleistungsindustrien“, sagt John Scarcello, Senior Manager, Lockheed Martin Skunk Works. „Wir erkennen, dass dieser Prozess den Weg für breitere Anwendungen in sowohl Verteidigungs- als auch kommerziellen Anwendungen ebnet, und Lockheed Martin plant, Teil dieser Zukunft fortschrittlicher Fertigung zu sein.“

Das Programm umfasste eine Reihe von Technologien mit Fokus auf innovative Materialien und Fertigungsprozesse, einschließlich CF3D zum Drucken der Holme, Long Fiber Injection Molding für Rippen, additiv gefertigtes (AM) Werkzeug, automatisierte Faserablage (AFP) für Hüllen, Autodrill und robotische Montage. Genauer gesagt druckte Continuous Composites zwei 2,44 m (8 ft) lange, 1,8 kg (4 lbs) schwere, Carbonfaser-verjüngte C-Kanal-Holme. Laut Continuous Composites zeichnet sich dieser neuartige Ansatz zur Composite-Fertigung durch In-situ-Imprägnierung, Konsolidierung und Aushärtung aus, was signifikante Kosten- und Lieferzeitreduktionen ergibt. Der vollautomatisierte Prozess bietet Schneiden und Nachführen, was Lagenabwürfe (ply drops) und variable Teilstärken innerhalb der Struktur ermöglicht.

Die finale Flügelbaugruppe wurde an die U.S. Air Force zur statischen Belastungstestung geliefert. Der voll montierte Flügel wurde auf 160 % DLL belastet. Keine gemessenen oder visuellen Schäden an den CF3D-gedruckten Holmen wurden detektiert. Die gedruckten Carbonfaser-Holme erreichten einen Faser-Volumenanteil von 60 % mit ca. 1 % bis 2 % Poren.

Laut Ray Fisher, Air Force Research Laboratory Program Manager: „CF3D präsentiert eine innovative Fertigungstechnologie, die großes Versprechen zeigt, sowohl kostengünstig als auch agil bezüglich Produktionsrate und Reaktionsfähigkeit zu sein, um attritable Airframe-Strukturen zu realisieren. Der Erfolg dieses LCAA-Projekts zeigt große Chancen für additive Fertigung mit angepassten CF3D-Materiallösungen, die Strukturlasten optimal orientieren können. Besonders attraktiv, um teures Werkzeug in der Fertigung luftfahrtstruktureller Teile zu vermeiden. Ich freue mich auf zusätzliche Gelegenheiten, CF3D in zunehmend komplexere Strukturen einzubinden, die weiter für attritable enabling production optimiert sind.“

„Dieses Projekt ist eine Anwendung, wo CF3D signifikante Kostensenkung und Designfreiheit zeigt, während die strengen mechanischen Eigenschaften für Luftfahrt übertroffen werden“, sagt Tyler Alvarado, CEO, Continuous Composites. „Unser Team ist sehr dankbar an Lockheed Martin, die U.S. Air Force und andere Partner für die Einbindung von CF3D in dieses LCAA-Projekt. Wir gehen die nächsten Schritte, um unseren langfristigen DoD Prime Partner auszuwählen, während wir die Air Force einbinden, wie durch kommende Ankündigungen unserer Schlüsselbeteiligung am AFRL PiCARD Programm parallel zu einem fünfjährigen CRADA belegt.“