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【前沿技术】下一代飞机自适应复材、自动化系统用高刚复材…盘点国外最新先进复材项目

旨在开发下一代飞机自适应复合材料的NABUCCO项目

NABUCCO项目全称为New Adaptive and BUCkling-driven COmposite aerospace structures(新型自适应和弯曲驱动复合材料航空航天结构),该项目于2023年5月启动,为期5年,结束日期为2028年4月。

该研究项目由意大利米兰理工大学航空航天科学与技术系的Chiara Bisagni教授主持,项目旨在开发自适应复合材料结构的新概念,即:能够在不同飞行条件下改变形状,通过利用结构不稳定现象,应用于下一代飞机。

结构屈曲是一种通常需要避免的现象,因为它会导致刚度下降及大变形,并可能导致灾难性的灾害。相反,NABUCCO项目希望以积极的方式利用屈曲缺陷,构思、设计和实现自适应复合材料结构和飞机变形机翼,这有可能最大限度地减少阻力并提高效率。特别是,项目将开发基于分析公式、神经网络算法和综合多学科设计方法的新设计、分析和优化方法。

旨在开发轻质高刚度复合材料和机电一体化系统相结合的Mestec研究项目

MESTEC项目全称为National Competence Centre of Mechatronics and Smart Technologies for Mechanical Engineering国家机械工程机电一体化和智能技术能力中心),项目由捷克共和国技术局资助,项目起始时间为2023年1月到2028年12月。该项目由CompoTech与布拉格捷克技术大学共同承担。

CompoTech在学术研究和开发方面一直非常活跃,特别是在工业和汽车自动化部件领域,这是最大的CompoTech产品领域之一。利用CompoTech技术和专业知识,超轻结构框架由超高模量碳纤维制成,这些框架已成功集成到世界各地的生产线和其他自动化系统中。

基于对自动化系统生产力提高的持续需求和竞争促使它们不仅使用沥青基碳纤维的优势,而且还测试不同的设计方法,并将其与产品相结合。一种可能的选择是将高刚度轻质复合材料与现代机电一体化系统相结合。为了开发和测试这种耦合系统,CompoTech PLUS与布拉格捷克技术大学机械工程学院力学、生物力学和机电一体化系在Mestec研究项目下开始了合作。

该项目的目标是将轻质高刚度复合材料结构与机电一体化系统相结合,其目的是提高结构框架的力学性能、速度和定位精度。这能够实现进一步提高汽车行业自动化生产线的生产力。在不同的机电一体化系统中,对基于机器人的机械手臂的复合材料框架和结构组件进行了分析,从而通过机电一体化和先进的控制系统改善了框架在静态和动态载荷下的阻尼和偏转

2023年和2024年的项目研究集中在复合材料T型臂框架上,该框架通常应用于汽车行业的快速零件运输使用不同机电一体化方法的模拟模型,对超高模量碳纤维制成的标准轻质框架进行了虚拟比较。在接下来的几年里,将会开发的设计,并与参考标准方法进行比较。

旨在开发可持续复合材料结构及再利用的CUBIC项目

CUBIC是一项由研究和创新框架计划Horizon Europe内的循环生物欧洲联合企业(CBE-JU助的研究创新项目。该项目为期42个月,预算近470万欧元该项目旨在提高由复合材料结构制成的复杂产品的可持续性和循环性

西班牙Aitiip技术中心正在参与CUBIC项目研究工作,CUBIC项目将研究开发新的生物基材料,主要来自木质素和植物油,以设计100%可回收的新中间产品。这些材料将成为两种可持续原型结构的原理:氢容器和汽车座椅根据Aitiip的介绍,这种新型材料可以单独使用,也可以与其他材料结合使用来制造最终产品。在新的材料系列中,将开发用聚酰胺或树脂浸渍碳纤维增强的片材、颗粒、粉末和纱线。CUBIC项目还将探索新技术和动态化学工艺,以便在相同的制造过程中结合不同的中间体。

CUBIC项目还将对生命周期、成本和社会方法以及改进生物基材料及其制造工艺的数字工具进行评估。最终目标是提高产品的循环性,以及预测方法,使其报废更具可持续性。通过这种方式,CUBIC项目将优化市场创新,使市场能够轻松采用开发的新材料,实现新的、更灵活的制造方法,同时推动欧洲制造业的绿色和数字化双重转型。

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