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    近期，德国弗劳恩霍夫质料与光束技能研究所 ( Fraunhofer IWS) 于新型生态飞机制作观点方面取患了主要进展。作为欧盟 干净天空2 (Clean Sky 2)研究规划的一部门，由欧盟清洁航空规划运营的 多功效机身演示器（Multi-Functional Fuselage Demonstrator，MFFD） 项目旨于评估热塑性复合质料于飞机机身布局中的潜于运用，其方针之一是使用热塑性塑料的可焊性作为机身的组装技能，以削减机械紧固件的利用。

于该项目的框架下，IWS研究职员为碳纤维加强热塑性部件布局的无缝毗连提供了观点验证。所开发的主动化工艺要领将世界上最年夜的由纤维加强热塑性复合质料（CFRTP）打造的飞机机身的上下半部门毗连于一路。除了了节省劳动力外，Fraunhofer IWS开发的CONTIjoin工艺还有可以年夜幅削减机身重量、利用质料及时间。是以，将来商用飞机的出产将变患上更快、更环保及更具竞争力。

减轻机身重量

研究职员称，他们已经经乐成地用激光焊接了一段 8 米长的碳加强纤维制成的机身的两段，这注解用这类要领制造超轻型客机将成为可能。

该演示由空客公司牵头、多个弗劳恩霍夫研究所介入完成，为利用 CO2 激光无屑毗连碳纤维加强热塑性塑料（CFRTP）组件布局提供了观点验证。

德累斯顿弗劳恩霍夫质料与光束技能研究所（IWS）的团队于多功效机身演示器（MFFD）项目（欧盟的 Clean Sky 2 研究规划的一部门）下开展事情，他们暗示，新奇的组织要领及工艺将年夜年夜减轻重量、削减质料及时间。他们利用 CO2 激光源于高压釜外对于大要积热塑性飞机纤维复合质料布局的长焊缝举行焊接，这被认为是世界首创的成绩。

图 1：作为 "Clean Sky 2" 项目的一部门，初次以全尺寸制造了由热塑性 CFRP 质料制成的机身部门。其目的是对于可行性以和生态及经济方面的优错误谬误举行有据可依的评估。热塑性复合质料制成的机身外壳重量年夜年夜低在传统型材。照片来历：Clean Aviation。

团队司理 Maurice Langer 及他的同事说： 于 MFFD 的左边，弗劳恩霍夫 IWS 研发的工艺要领于一个八米乘四米的飞机机身部门，用碳纤维加强热塑性塑料建造了上下两段机身之间的终极纵向接缝--全尺寸的接缝。所谓的 CONTIjoin 工艺是 CO2 激光技能及高动态光束整形技能的联合，它能及时节制激光功率，以连结毗连区域的温度恒定。与此同时，它还有能主动调解焊接间隙中的光束外形。

德累斯顿的研究团队暗示，10.6 m CO2 激光波长起着要害作用，由于与今朝广泛用在工业焊接的 1 m 光纤激光器比拟，10.6 m CO2 激光波长的光学接收率要高患上多。利用激光象征着不需要机械毗连元件及质料加倍经典铆接堆叠接头，是以由热塑性复合质料制成的机身外壳的重量年夜年夜低在传统型材。

IWS 团队指出： 这标记着利用新型热塑性高机能质料制造飞机迈出了主要一步，由于它使出产高强度及可焊接的年夜型部件成为可能。

Langer 增补说： 这些质料的传统制造工艺往往能源密集、成本昂扬。是以，咱们与项目互助伙伴空客公司配合开发了一种工艺，可以使用阶梯轴技能于高压釜外毗连部件，同时实现这类复合质料的优秀强度机能。新型质料需要立异的出产要领。MFFD 的公然方针是将机身重量至多减轻一吨。于飞机的整个运行寿命时期，重量的年夜幅减轻将显著降低整体能源需求、燃料耗损及相干排放。经由过程弗劳恩霍夫 IWS 开发的 CONTIjoin 工艺，咱们乐成地为将来的飞机开发及相干运用迈出了经济及生态方面的主要一步。

该项目的要害要素之一是经由过程于半壳体外貌以阶梯式几何外形主动持续放置多条层压带，将飞机机身的上下壳体阶梯式毗连起来。IWS 团队注释说： 由此孕育发生的堆叠接头恢复了纤维复合质料于半壳之间最初中止的力流，形成为了靠得住的载荷通报接头。 CO2 激光源的接收率较高，这也象征着单个组件之间的界面所需的能量可以降到最低，如许就省去了凡是需要的后续加工步调。

连续提高技能成熟度级别并扩展运用范畴

另外一项要害开发是 IWS 团队于德累斯顿工场自行开发的 "ESL2-100 模块"。据卖力高速激光加工的 IWS 团队司理 Peter Rauscher 先容，该模块可以解读各类传感器旌旗灯号，从而实行响应的节制算法。

Rauscher 说： 这为及时监控及自顺应节制焊接历程提供了可能，而传统的节制电子装备则没法做到这一点。例如，除了了节制沿焊接间隙的焊接温度外，咱们还有能思量到飞机半壳的位置、宽度及曲率。

图 2：于 MFFD 的左边，利用弗劳恩霍夫 IWS 开发的激光焊接工艺，完成为了八米乘四米的碳纤维加强热塑性塑料（CFRTP）上半部门及下半部门之间的纵向对于接--全尺寸。照片来历：Clean Aviation。

将来的规划将着眼在提高该要领的技能就绪程度（TRL），以得到航空业和其他行业的资历认证。

Langer 指出： 开发的 CONTIjoin 技能对于飞机制造及其他行业都颇有吸引力。除了了航空业，该解决方案于造船、卡车及拖车制造、铁路运输或者现代风力涡轮机的进一步成长中也有运用价值。

文章来历：激光界

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