Innovative Infusion Airframe Manufacturing System – IIAMS

Il progetto IIAMS Clean Sky – Innovative Infusion Airframe Manufacturing System – di MTorres è un processo ad infusione per strutture aeree, sviluppato in collaborazione con Airbus, che semplifica la produzione di componenti in composito e garantisce un risparmio energetico e di peso per le parti finite, insieme all’ottimizzazione di tutti i passaggi.

Il progetto IIAMS apre un futuro nuovo per i processi produttivi con materiali compositi, riprendendo un approccio innovativo che è stato già dimostrato attraverso la realizzazione, con il sostegno del Workframe Cleansky2, della parte inferiore del cassone alare dell’aeromobile C295 di Airbus. L’intero progetto è stato studiato, prototipato, verificato e testato con eccellenti risultati sia in termini di processo che di prestazioni del componente finito.

Riuscite ad immaginare un aereo senza elementi di fissaggio? Una linea di produzione che può essere inviata immediatamente a un nuovo sito? Una completa digitalizzazione e un controllo in tempo reale del processo? Questo potrebbe essere il futuro, ma è IIAMS (Innovative Infusion Airframe Manufacturing System, sistema produttivo innovativo a infusione per strutture aeree), il risultato del vasto know-how di MTorres nell’ambito dei compositi, della grande esperienza in processi di infusione e della scommessa sull’innovazione che l’azienda ha sostenuto fin dalla sua fondazione.

L’obiettivo di questa proposta è semplificare il processo produttivo di componenti in composito, mirando a:

eliminare l’autoclave
ridurre o eleminare gli elementi di fissaggio e le giunzioni meccaniche
rendere flessibile lo schema del processo e il suo trasporto
sfruttare gli strumenti dell’industria 4.0
focalizzarsi sulla sostenibilità, riducendo il peso e i passaggi produttivi in modo da ottenere risultati più efficienti.

C’è una soluzione materiale che è la chiave per ottenere i risultati menzionati: l’uso di materiali a fibra asciutta. Usando un processo di infusione in resina liquida, si può evitare l’autoclave, e attraverso una configurazione intelligente dell’infusione, i molti componenti iniziali possono essere combinati in una singola parte finale, infusa in un colpo solo, senza il bisogno di ulteriori passaggi di assemblaggio dopo la polimerizzazione.

Il progetto ha creato un processo produttivo completo e portabile e un hardware associato che genera una parte finale composta dal rivestimento, dai longheroni con i loro elementi di irrigidimento e vari correnti del rivestimento. Lo sviluppo di ACTI (Automated Center for Thermo Infusion), con un controllo completo in tempo reale e un sistema avanzato di sensori per il monitoraggio dell’infusione e della polimerizzazione, è stato uno dei passaggi determinanti compiuti nel progetto.

La tecnologia di manifattura additiva TorresPrint3D^®

MTorres ha sviluppato anche un processo innovativo di manifattura additiva: TorresPrint3D^®. Si tratta di una tecnologia che permette la produzione di geometrie complesse con una flessibilità senza precedenti nel processo produttivo. Sebbene si possano trovare molte soluzioni sul mercato, possiamo dire che siano soddisfacenti per la produzione di componenti su scala industriale?

Questo è il focus della tecnologia TorresPrint3D^® di MTorres, ovvero trovare una soluzione che possa beneficiare delle opportunità che la manifattura additiva offre, come la flessibilità progettuale, i brevi tempi di consegna, o la riduzione degli scarti di materiale, in un processo produttivo solido e affidabile che sia adeguato alla produzione di componenti di grandi dimensioni.

La tecnologia TorresPrint3D^®, in attesa di brevetto, introduce varie innovazioni critiche, tra cui una configurazione compatta che evita la necessità di una camera riscaldata e una configurazione con ugello di stampa orizzontale che permette la produzione di componenti orizzontali di grandi dimensioni escludendo i rischi tipicamente associati a essi.

Nella manifattura additiva è richiesto un efficace riscaldamento delle parti in modo da portare a compimento un processo produttivo robusto e di alta qualità. Questo aspetto è tipicamente risolto con l’uso di camere riscaldate, una soluzione che tuttavia implica una limitazione alle dimensioni complessive delle parti finali. TorresPrint3D^® incorpora un sistema di riscaldamento testato e affidabile direttamente sulla testa di stampa evitando questa necessità e rimuovendo questi limiti di dimensioni.

Con il supporto di una configurazione intelligente, TorresPrint3D^® permette la produzione di grandi componenti, che vengono creati per accrescimento su una tavola mobile, in cui i limiti dimensionali sono imposti solo dal sito finale di produzione.

TorresPrint3D^® propone un sistema di produzione accoppiato, in cui si ha una strumentazione messa a punto per un processo di manifattura additiva, basata su una piattaforma configurabile (come robot, gantry o ibridi) dipendente dallo spazio di lavoro richiesto, e una specifica piattaforma di lavorazione, che permette di ottenere le tolleranze dimensionali e la finitura superficiale richieste. Le opzioni, tuttavia, sono immense, come la possibilità di introdurre sistemi di lavorazione multiuso con cambio automatizzato di teste di lavorazione, implementando step di manifattura additiva, di lavorazione meccanica o altro ancora.

[ENGLISH VERSION]

Innovative airframe manufacturing systems

Innovative Infusion Airframe Manufacturing System – IIAMS

MTorres has presented IIAMS Clean Sky project – Innovative Infusion Airframe Manufacturing System – a productive process for aerial structures, developed together with Airbus, which simplifies the manifacturing of composite components. It guarantees energy savings, weight reduction for finished parts and optimization of all steps.

IIAMS project opens a new future for composite materials processes, taking an innovative approach, that has been already demonstrated through the manufacturing, under the support of the Cleansky2 Workframe, of the lower side of the wing-box of the Airbus C295 aircraft. The complete project has been designed, prototyped, evaluated and tested, with excellent results both in processing and final component performance.

Can you imagine an aircraft without fasteners? A manufacturing line that can be shipped immediately to a new site? A complete digitization and real time control of the process? This could be the future, but this is what we call IIAMS.

This Innovative Infusion Airframe Manufacturing System is the result of the vast composites know-how at MTorres, the large experience in infusion processes and the bet on innovation that the company has supported since its foundation.

The goal of this proposal is to simplify the manufacturing process of composite components, looking for:

the elimination of the autoclave
the reduction or even elimination of fasteners and mechanical joints
the flexibility of the process layout and its transportation
the exploitation of Industry 4.0 tools
the focus on sustainability, reducing weight and manufacturing steps to achieve more efficient results.

There is one material solution which is key for the achievement of mentioned results: the use of dry fiber materials. Using liquid resin infusion process the need of an autoclave can be avoided, and through a smart infusion configuration, the multiple initial components can be combined in a single final part, one shot infused, with no need for additional assembly steps after the combined curing.

The project has created a complete, portable production process and associated hardware that generates a final part composed by the skin, the spars with their stiffeners and several skin stringers. The development of the ACTI (Automated Center for Thermo Infusion), with a complete real-time control and advanced sensoring for infusion and curing monitoring has been one of the key milestones achieved in the project.

Additive manufacturing TorresPrint3D^®

MTorres has also developed an innovative additive manufacturing process: TorresPrint3D^®, a technology that allows the production of complex geometries with an unprecedent flexibility in the manufacturing process. Although many solutions can be found in the market, are they good enough for large industrial components production?

This is the focus of the MTorres TorresPrint3D^® technology, to find a solution that can benefit from the opportunities that additive manufacturing offers, such as design flexibility, short lead-times, or material waste reduction, in a solid, reliable manufacturing process that can achieve the production of very large components.

The patent pending TorresPrint3D^® technology developed introduces several critical innovations, including a compact configuration that avoids the need of a heated chamber, and a horizontal printing nozzle configuration that allows the production of large horizontal components avoiding usual risks.

There is a requirement in additive manufacturing for the heating of the parts to complete a robust, high quality production process. This aspect is commonly solved with the use of heated chambers, a solution that nonetheless implies a limitation on the global size of the final parts. TorresPrint3D^® incorporates a reliable and tested heating system directly on the printer head avoiding that need, removing those size limits.

Together with a smart configuration, TorresPrint3D^® allows the production of large components, with the part growing over a movable table, where size limits are imposed only by the final production site.

TorresPrint3D^® proposes a coupled manufacturing system, where there is an additive manufacturing focused equipment, based on a configurable platform (such as robots, gantries or hybrid) depending on the workspace required, and a specific machining platform, that achieves the expected dimensions tolerance and surface finishing. The options, however, are immense, with the possibility to introduce multipurpose manufacturing systems with automated manufacturing head exchanges, introducing additive manufacturing, machining or even more.