Eficiența consumului de combustibil prin tehnologia de construcție ușoară
Eficiența consumului de combustibil prin tehnologia de construcție ușoară Prof. Dr.-Ing. Axel Herrmann Pierre Figurile
Cuprins Introducere Creșterea eficienței consumului de combustibil Programe de finanțare pentru tehnologia ușoară de construcție Rezumat pagina 2
Introducere Cu 1 kg mai puțin greutate structurală înseamnă
Economii de 3 tone de combustibil în 20 de ani de funcționare (A340-300) Sursa: Airbus Pagina 3
Cuprins Introducere Creșterea eficienței consumului de combustibil Programe de asistență pentru tehnologia ușoară de construcție Rezumat pagina 4
Eficiență sporită a combustibilului prin. Reducere de tragere - proiectare aerodinamică - calitate a suprafeței - structuri adaptive Sursa: Zephyr. Motoare mai eficiente Sursa: Clean Sky JTI pagina 5
Eficiență sporită a combustibilului prin. trasee de zbor optimizate Sursa: Northrop Grumman. greutate mai mică - capacitate de încărcare utilă mai mare - număr mai mare de pasageri pagina 6
Reducerea greutății Potențial semnificativ pentru reducerea greutății Metode de proiectare și calcul optimizate Materiale noi și tehnologiile de fabricație asociate Potențialul CFRP Potențialul de economisire a greutății este de 70% față de oțel și 40% față de aluminiu pagina 7
Exemple concrete A300 SLW în construcții metalice - economii de greutate 1972-800 kg prin utilizarea CFRP în A319 Conversia brațului oscilant CPR în CFRP în A340 500/600 A300 SLW în construcție CFRP - astăzi - cu 8 locuri mai mult capacitate pasager AL-TI-AL: 46,0 kg braț oscilant CFRP: 25,6 kg 22% reducere a greutății Economii de kerosen pe parcursul ciclului de viață al aeronavei: 800 de tone de venituri suplimentare pentru companiile aeriene pe an pe aeronavă: 2 milioane de economii de greutate: 46% reduceri de cost: 28%
Cuprins Introducere Creșterea eficienței consumului de combustibil Programe de finanțare pentru tehnologia ușoară de construcție Rezumat pagina 9
Programul de finanțare Clean Sky (proiectul UE) Soluții ecologice pentru aviația civilă 6 ani 1,6 miliarde Page 10
Program de finanțare Clean Sky (proiect UE) Aeronavă cu aripă fixă inteligentă CFRP cu straturi termoplastice CFRP întărit cu nanoparticule Structuri CFRP cu senzori piezo integrați Metode și procese inovatoare de fabricație Reducerea greutății structurale cu ajutorul CFRP pagina 11
Programe de finanțare SUA Premii NASA - Contract de cercetare a viitoarelor avioane comerciale Dezvoltarea conceptelor pentru viitoarele avioane comerciale cu eficiență îmbunătățită și emisii mai mici Sursa: Lockheed Martin 12,4 milioane USD Sursa: Boeing Sursa: MIT În funcțiune: 25-30 de ani Sursa: GE Aviation Sursa: Boeing Pagina 12
Programe de finanțare pentru industria auto Plan de dezvoltare pentru mobilitate (Germania, BMBF) 200 de milioane de euro, 10 ani de subiecte cheie: baterii, concepte noi de vehicule, Green Cars (UE) 5 milioane de euro, trei domenii principale: Sursă: Inițiativa Green Car Sursă: BMBF Automobilität - transport ecologic în trafic rutier - sprijin pentru proiecte industriale modificări de reglementare, cum ar fi Reduceri de impozite pentru vehicule ecologice pagina 13
Cuprins Introducere Creșterea eficienței consumului de combustibil Programe de finanțare pentru tehnologia ușoară de construcție Rezumat pagina 14
Tehnologie ușoară de construcție Provocări în construcție ușoară Greutate structurală optimizată Reducere substanțială a costurilor de producție Procese robuste Potențial de economii de costuri prin producție complet automatizată, folosind exemplul cadrului CFRP Realizarea obiectivelor prin reducerea costurilor produselor semifabricate Dezvoltarea tehnologiilor automate de preformă textilă
Tehnologia cadrului CFRP - metode de construcție Avantajele economiei de greutate integrale versus diferențiale în construcție - Costuri de producție mai mici cu 15% - 70% - Costuri materiale și de asamblare reduse - Mai puține elemente de conectare Coajă fuselaj cu șiruri și cadre Sursa: CTC Variante posibile ale cadrului Avantajele construcției diferențiale Risc redus în ceea ce privește modificările de proiectare și geometria simplă Compensarea toleranțelor de fabricație în asamblare pagina 16
Tehnologia cadrului CFRP - segmentarea cadrelor simple superioare și inferioare cu secțiune constantă și curbură fără armături locale cadru simplu cadru complex cadru complex cadru cadru complex introducere sarcină variabilă înălțime profil armături locale variază rază de curbură selectarea tehnologiei preformei pentru segmente de cadru de complexitate diferită are sens pagina 17
Tehnologie cip CFRP producție directă de preforme Procesare directă a fibrei de carbon Costuri reduse ale materialului (fără producție de produse semifabricate) Concepte de producție continuă Rată de ieșire ridicată Flexibilitate redusă în ceea ce privește armăturile locale Sursă: EADS IW împletit Sursă: EADS IW Sursă: EADS IW UD împletit 30 strat de înfășurare 90 sistem global BRAF Potrivit pentru segmente simple de cadru Sursă: EADS IW pagina 18
CFRP tehnologie cadru producție indirectă preformă Prelucrarea produselor din fibre semifinite plate, posibil prefabricate (scrim sau țesătură) Flexibilitate ridicată cu variații ale secțiunii transversale și întăriri locale Procese non-continue și continue disponibile Sursă: EADS IW Draparea tăieturilor de scrim potrivite pentru segmente de cadru complexe Exemple de procese continue: 3D- Profiluri proces non-continuu: Depunerea automată KaPS a semifabricatelor din fibră uscată prin intermediul unui efector de rulare. Page 19 Sursa: CTC
Tehnologia cadrului CFRP Exemplu Tehnologia profilului 3D Formarea continuă a semifabricatelor plate și asamblarea automată a preformei Sursa: FIBRE Testele de verificare în laborator Principiul procesului de fabricație Obiectivele proiectului Dezvoltarea unui proces pentru producția continuă a cadrelor CFRP variabile și puternic curbate Preformați reducerea cu 30% a costurilor de producție și reducerea cu 50% a Timp de transfer comparativ cu producția discontinuă de preformă. Configurarea unei instalații de testare și producție. Sursa: FIBRE din LCF-Preforms pagina 20
Producție cadru CFRP Exemplu Tehnologie KaPS Drapare radială a măturilor din fibră de carbon tăiate peste miezuri de preformă Consolidare prin activarea conectorului de pulbere Sursă: CTC Sursă: CTC Proces de drapaj manual implementat automat, teste de verificare Obiective ale proiectului Dezvoltarea și validarea producției RTM Calculul costurilor de producție pentru producția de serie KaPS: Conceptul de producție automată de preforme Cadru CFRP Dezvoltarea efectoarelor automate Pagina 21
Cuprins Introducere Creșterea eficienței consumului de combustibil Programe de finanțare pentru tehnologia ușoară de construcție Rezumat pagina 22
Rezumat O greutate structurală redusă aduce o contribuție semnificativă la creșterea eficienței combustibilului unei aeronave. Cu 1 kg mai puțin greutatea structurală înseamnă
Economii de 3 tone de combustibil în 20 de ani de funcționare (A340-300) Subiectul construcției ușoare cu consum redus de combustibil este luat în considerare în mod specific într-o gamă largă de programe de finanțare. Tehnologiile automatizate de preformă pentru producția de structuri CFRP sunt o cheie pentru creșterea eficienței consumului de combustibil prin construcții ușoare. Pagina 23
CTC GMBH. Toate drepturile rezervate. Document confidențial și protejat. Acest document și toate informațiile conținute în acesta sunt proprietatea exclusivă a CTC GMBH. Livrarea acestui document sau divulgarea conținutului acestuia nu creează niciun drept de proprietate intelectuală. Acest document nu poate fi reprodus sau dezvăluit unei terțe părți fără acordul expres scris al CTC GMBH. Acest document și conținutul acestuia pot fi utilizate numai în scopul prevăzut. Declarațiile făcute în acest document nu constituie o ofertă, au fost făcute pe baza ipotezelor enumerate și cu bună credință. Dacă nu sunt prezentate motivele aferente acestor declarații, CTC GMBH este încântată să explice baza acestora.