Coexpair为下一代单通道机翼提出的愿景是通过SQRTM或RTM工艺制造。它变得真实可信。今天，随着材料性能等于或优于热压罐，高度自动化，成本削减和绿色制造，Coexpair设想完全SQRTM和RTM自动化。下一步可能是SQRTM机身结构。

封面照片:SQRTM中的共展起落架舱门

André Bertin，Coexpair和Coexpair Dynamics创始人兼首席执行官

在1989年，Radius Engineering就发表了:“生产高质量航空复合材料层压板的通用树脂传递模塑(RTM)工艺已经得到证实。用标准的高温预浸环氧树脂制造了低空隙含量的部件[1]。这项研究介绍了一个连接到封闭模具的活塞可以做高压釜永远做不到的事情，对驱动复合材料质量的6个关键工艺参数进行独立控制:时间、温度、真空、层厚度、纤维床压力、树脂压力[2]。这篇论文是一个杰作，因为先进的工艺和流动模拟，用一个模具上的100个流量传感器验证，是为了解决气孔的根本原因而开发的，而不是开发一个流动模拟软件。

定义了真空密封工艺，规定了相关的模具和设备，因此，在第一部分，数百个模具在没有任何流动模拟的情况下成功填充。指定的设备和模具用于航空市场认证，有其自身的质量要求，Radius Engineering应将该过程称为“合格树脂传递模塑”，QRTM。高压釜鉴定在高压釜外(OOA)重现。许多OOA过程是用几十个首字母缩略词开发出来的，但是大多数都没有关注高压釜和航空质量的等效性。许多人没有很好地控制关键工艺参数，使得工艺鉴定变得困难。

RTM，Radius工程公司的100个流量传感器

找到摆脱高压灭菌器的方法

高压灭菌实际上是一个荒谬的挑战:用加压气体加热液态塑料并使其成型。用于用液态树脂填充模腔并控制压力的活塞更合理且更工业化。但RTM面临着预浸树脂的限制，随着时间的推移，随着热塑性塑料的加入，抗冲击能力越来越强。Radius Engineering的逻辑是使用预浸渍层压板作为RTM模具中的预制件，用活塞在层压板周围注射少量预浸树脂，以直接控制层压板内的树脂压力。这一过程相当于热压罐，被称为“相同合格树脂传递模塑”，SQRTM。如今，SQRTM已经通过了所有主要原始设备制造商的认证，热压罐的出口也有明确的标示。QRTM过程可以与SQRTM相关联，以便与其他注入过程有明显的区别。

航空业正面临着相反的风险。复合材料的风险在于材料和零件是同时生产的:使用复合材料，零件生产商变成了材料制造商，有生产零质量材料的风险。这就是为什么固化预浸渍层压板是航空金属行业的一场文化革命。有了RTM，零件生产商进一步负责浸渍纤维。树脂这种自反应产品的处理和脱气会带来新的风险。Radius Engineering设计的设备恰当地解决了这些风险，但不良做法仍然存在，如热树脂脱气不充分，以及继续使用不安全的设备，如压力罐。对于密集型生产，如发动机平台或风扇叶片，合适的设备很快成为主导。

进一步完善RTM和SQRTM

SQRTM，2010年国际博览会上带有256个压力传感器的Pad

SQRTM中的共同展开起落架舱门

与Radius Engineering建立了密切的合作关系，以在欧洲复制他们的业务模式，开发交付最佳设备的流程。在来自一线工程师的推动下，Coexpair的重点是将RTM和SQRTM的风险水平提高到飞机结构可接受的水平，以平衡已证实的成本节约数字。用于SQRTM工艺的Coexpair R&D是以科学为基础的，采用先进的传感器对工艺进行实时监控。带有40个布拉格传感器的光纤测量温度并检测光纤运动。薄压力垫测量模具内256个位置的压力。对于每一种树脂系统，都充分了解SQRTM树脂的流动性、粘度变化和凝胶点处的树脂回缩。粘弹性模拟用于优化模具。开发了带有相关分析软件的工艺参数数据库。

Coexpair协调R&D积木，从优惠券到演示。由FP7资助的IMS&CPS项目是第一个例证，通过试样试验证明SQRTM等同于HexplyTM M21的热压罐，并制造了两个演示器(典型的A350前起落架舱门)[5]。IMS&CPS演示者没有出现多孔性，且公差很小。发现了模制网边加强筋的可能性，并成为SQRTM的标准，例如Sonaca的E2襟翼。在此之后，空中客车公司建议联合专家公司为SQRTM重新设计实际的A320前起落架舱门，去掉夹层。在3年内，在Aflonext项目中，Coexpair达到了SQRTM的飞行试验合格水平目标。赛峰飞机结构公司提供了关键的工程和制造资源。

通过开发和产业化SQRTM解决方案为客户服务

它始于2008年的SABCA以及ATL和SQRTM的首次结合。应用于高度集成的部分，它入围了JEC奖[4]。Sonaca在Embraer E2襟翼的系列生产中引入了SQRTM。在2019年JEC航展上，Stelia，即现在的空客大西洋公司，展示了一段由Hexply M21E制成并由SQRTM固化的A220垂直尾翼。集成功能网边鼠洞和加强筋。2020年的危机并没有阻止SQRTM的发展。在2023年巴黎航展上，土耳其航空航天公司展示了由Hexply M21E制成的多单元副翼部分。可移动优化架构和单向磁带的首次结合。

在复合材料中，工艺和设备是一个单一的联合解决方案。我们的RTM / SQRTM workcell不是一台压机，而是一台特殊的设备，从注射阶段到复合材料胶凝并达到最终尺寸，它控制着模具的形状。在6个关键工艺参数中，工作单元控制纤维床压力(层压板固体部分碳纤维上的压力)。模具运动是关键。该压力防止纤维变形，并且独立于由活塞控制的树脂压力(层压材料的液体部分，树脂上的压力)。压力控制的这种独立性对于理解RTM或SQRTM为什么在高体积分数的纤维(60%或更高)下工作得更好是至关重要的。我们的工作单元解决方案是优雅的，Coexpair已将其扩展到航空航天领域有史以来最大的RTM / SQRTM设备(36米，4，000吨夹紧压力，1，000安培)。为了取得成功，Coexpair开发了先进的多物理有限元模型。

成本优势和高性能总拥有成本

在热压罐和RTM或SQRTM之间，工具投资成本不应仅限于模具比较。高压釜的工具级联还包括预成型，修整和装配夹具，可以大大简化或消除由于RTM或SQRTM。这带来了有利于RTM或SQRTM的20%至30%的成本优势。

模具的总拥有成本包括投资资本、维护成本和更换成本。它还涉及到废品率，可能会随着模具质量的变化而大幅变化。应正确处理项目风险、交付周期和进度。Coexpair建立了一个包括模具材料选择的成本模型，Spirit AeroSystems为A320 RTM扰流板选择了Coexpair铝模具。钢模的自动化会有问题。殷钢不是一个选项。

4000吨机床内9×4米复杂模具的变形模拟

模具材料与180°C固化的碳纤维部件的热膨胀不匹配不应成为选择模具材料的驱动因素。导热率、精度、交付时间、成本、可修复性和重量是更重要的因素。联合展览已出版[6] 一个8米见方的铝制模具，以垫高和放下为特征，代表一个皮瓣皮肤，可以固化具有完美质量的单向层压板。当部件在180℃胶凝时，模具膨胀3 cm，根据在模具设计阶段完成的预测，层压板符合这种膨胀。铝模具涂有50微米的硬质陶瓷，硬度和耐磨性与钢相当。优化处理是专有的，供应商商店根据Coexpair EN9100质量体系进行认证。每次表面处理后都有试样。对于模具的使用，选择了最佳的脱模剂，并制定了修复方案。R&D继续进行防粘涂层研究。大型RTM和SQRTM零件的成型是一个很长的故事。九十年代末，Radius Engineering研究了RTM机翼面板(空客Tango项目)，我为Sonaca领导了大型RTM机身面板(ESA可重复使用发射器)的研究。2014年，Herrmann博士向CTC提交了一份白皮书，介绍了A320飞机机翼的翼梁和蒙皮的SQRTM制造。2017年，为了提高生产率，Coexpair向空客提出了Iso-Thermal RTM工艺和原始设备的组合。

A320 RTM扰流板生产线

对于翼梁，Coexpair与空客和FidamC合作。瓦隆大区支持这项研究。该项目是针对工业解决方案的工艺和设备的联合创新。铝模具的厚度最小化，因为它符合梁的形状，包括其扭结。工作单元匹配模具“V”形，并为其提供刚度。由空客、FidamC和Coexpair联合发布[7] 仅使用一个树脂入口点，真空接近1 mbar，预成型件跟随5 cm的模具膨胀，并且零件精度在几十毫米内。环境影响与热压罐是能源消耗和消耗性废物的一个有意义的划分。AFP/SQRTM工艺是这种设备的直接解决方案，可以考虑用于生产spars。对于大型复杂的弯曲RTM蒙皮面板，Coexpair与空客和CTC合作。瓦隆大区也支持这项研究。为了将模具质量限制为加热到实际目标，40吨对300吨的全箱模具，解决方案是通过界面将双薄壳悬挂在工作单元(冲压功能)内，保持壳在三个方向上自由膨胀。该系统将7巴压力下的模具变形限制在几十毫米。除了Coexpair提出的先进RTM工艺外，SQRTM可能是一种直接解决加筋板设备问题的方法。

来自cured的切片通过SQRTM在8米铝模具中固化

开发的RTM和SQRTM解决方案易于自动化。一旦模具进入Coexpair的工作单元，自动控制压力、热量和注射。阀门自动开关。树脂筒取代了树脂处理、脱气甚至混合。中央服务器Coexpair MaestroTM记录过程数据、提供智能并生成报告。4.0工业的基础。

铝模具表面上的50微米硬陶瓷，可修复

“零接触时间”复合材料商店

RTM和SQRTM自动化与AFP/ATL设备的接口带来了从碳纤维到模制件的“零接触时间”复合材料车间的愿景。2019年，Coexpair Dynamics开始整合特雷勒堡密封解决方案(原Automated Dynamics)定制的AFP/ATL。AFP/ATL设备在Coexpair Dynamics中运行，与Coexpair工作单元相邻。这是一个独特的复合材料自动化实验室。将交付第一台AFP设备，就像在Syensqo材料应用中心一样。

RTM明日之翼翼梁

总之，RTM和SQRTM工艺是每月生产100架单通道机翼的解决方案(包括翼梁、蒙皮、活动翼、小翼、翼肋等。).Sampe Belfast 2024发布了一份联合出版物。

40吨RTM模具和4.000吨夹紧机床(9×4米)

剩下的挑战是机身，面板或桶。SQRTM工艺是从波音787或空客A350热压罐工艺发展而来的。将使用合格的预浸料，零件尺寸公差将好一个数量级，工艺可重复性将无限好。设备的成本应该是可以承受的。

最有可能的是，复合材料单通道机身的解决方案将是以前项目成果的一个发展，而不是一个全新的、风险太大的方案。当然，飞机结构工业将退出热压罐，每月生产100架复合材料单通道飞机。SQRTM可能是一条出路。

零接触时间复合材料商店

参考资料

[1]航空航天RTM，一种多学科方法。Dimitrije Milovich，Ron H. Nelson，半径工程。1990年3月6日至7日加州曼哈顿海滩丽笙广场酒店

[2]射胶成串20年:RTM和SQRTM技术与大型复合材料结构的演变。迪米特里耶·米洛维奇，安德烈·贝尔坦，汤姆·弗雷泽。半径工程。合作伙伴。2009空中客车材料对话

[3]技术准备水平(TRL)。高升力复合材料R&T的例子。Ing医生。空中客车公司的约克. c .罗斯。20 Jahre IVWS。2010-16-17，德国凯泽斯劳滕。

[4]高度集成的结构，采用自动化工艺和预浸胶带一次性制造。塞德里克·德·罗弗，伯特兰·范内亨，萨布卡。2010年欧洲桑普。

[5] FP7 IMS&CPS项目。

[6]用于CFRP单向层压板180°C固化的铝模具有尺寸限制吗？8米长的SQRTM体验。安德烈·贝尔坦、查尔斯·朗莱斯和贝特朗·范内亨。合作伙伴。Sampe Setec 2016。