Continuous Composites demonstreert CF3D-technologie in Lockheed Martin's AFRL WiSDM-vleugelontwerpproject

Continuous Composites (Coeur d'Alene, Idaho, VS) kondigde op 7 april de succesvolle voltooiing aan van de VS Air Force Research Laboratory's (AFRL) tweejarige Wing Structure Design for Manufacturing (WiSDM) contract via Lockheed Martin (Bethesda, M.D., VS) om een Low-Cost Attritable Aircraft (LCAA) vleugel te produceren. Het project richtte zich op een nieuw structureel ontwerpparadigma, wanneer gekoppeld aan passende materialen en productie, om kosten en levertijden voor attritable vliegtuigstructuren aanzienlijk te reduceren. Continuous Composites zegt dat zijn gepatenteerde Continuous Fiber 3D Printing (CF3D) technologie de structurele koolstofvezel-sparren van de vleugelassemblage succesvol printte. Structurele prestaties werden gedemonstreerd toen de voltooide vleugelbox statisch getest werd en 160% ontwerplimietbelasting (DLL) bereikte voordat de compressiehuid instortte. De sparren faalden niet.

“Het succesvolle werk met Continuous Composites en AFRL's focus op CF3D voor dit project bevordert niet alleen nieuwe 3D-printtechnologie maar biedt ook potentieel voor aerospace-kwaliteit composietprinten in high-performance industrieën,” zegt John Scarcello, senior manager, Lockheed Martin Skunk Works. “We erkennen dat dit proces de weg baant voor bredere toepassingen binnen zowel defensie als commerciële toepassingen, en Lockheed Martin plannneert deel te zijn van die toekomst van geavanceerde productie.”

Het programma omvatte een reeks technologieën gericht op innovatieve materialen en productieprocessen, inclusief CF3D om de sparren te printen, lange-vezel-injectiemoulding voor ribben, additief gegfabriceerde (AM) gereedschappen, geautomatiseerde vezelplaatsing (AFP) voor huden, autodrill en robotische assemblage. Meer specifiek, printte Continuous Composites twee 8-voet-lange, 4-pond, koolstofvezel-getapte C-kanaal-sparren. Volgens Continuous Composites, kenmerkt deze nieuwe benadering van composietproductie in-situ impregnering, consolidatie en verharding, wat resulteert in significante kosten- en levertijdreductie. Het volledig geautomatiseerde proces heeft snijden en hervoeden, wat ply-drops en variabele onderdeeldikte binnen de structuur mogelijk maakt.

De finale vleugelassemblage werd aan de VS Air Force geleverd om statische belastingstests te ondergaan. De volledig geassembleerde vleugel werd belast tot 160% van DLL. Geen gemeten of visuele schade aan de CF3D-geprinte sparren werd gedetecteerd. De geprinte koolstofvezel-sparren bereikten een 60% vezelvolume-fractie met ongeveer 1% tot 2% gaten.

Volgens Ray Fisher, Air Force Research Laboratory programma-manager, “CF3D presenteert een innovatieve productietechnologie die grote belofte toont om zowel laag-kost als agiel te zijn voor de productiesnelheid en responsiviteitsvereisten om attritable vliegtuigstructuren te realiseren. Het succes van dit LCAA-project toont grote kans voor additieve productie met aangepaste CF3D-materiaalsoplossingen die structurele vezels optimaal kunnen oriënteren. Het is met name aantrekkelijk om dure gereedschappen in de productie van aerospace-structurele onderdelen te vermijden. Ik kijk uit naar additionele kansen om CF3D in steeds complexere structuren te incorporeren die verder geoptimaliseerd zijn voor attritable-enabling productie.”

“Dit project is een toepassing waar CF3D de significante kostenreductie en ontwerpvrijheid toont terwijl het de strenge mechanische eigenschappen vereist voor aerospace overtreft,” zegt Tyler Alvarado, CEO, Continuous Composites. “Ons team is erg dankbaar voor Lockheed Martin, de VS Air Force en andere partners voor het includeren van CF3D in dit LCAA-project. We nemen de volgende stappen om onze langetermijn DoD prime-partner te selecteren terwijl we de Air Force betrek zoals bewijs door de komende aankondigingen van onze sleutelbetrokkenheid bij het AFRL PiCARD-programma parallel aan een vijfjarige CRADA.”