使自動點膠技術成為航空航天組裝應用中更可行的選擇

膠粘劑在飛機上廣泛使用。噴氣發(fā)動機包含用于液壓部件的結構粘合劑，螺紋鎖固劑，保持劑和螺紋密封劑。在內部，環(huán)氧樹脂，有機硅和聚氨酯泡沫用于安裝地板照明，組裝高架垃圾箱和座椅托盤，填充空隙并密封蜂窩板和碳纖維復合材料部件的邊緣。在外部應用中，粘合劑用于將縱梁粘合到機翼蒙皮上并密封門，窗和機身組件。

然而，具有諷刺意味的是，航空航天組裝商在自動分配膠粘劑和密封劑的過程中進展緩慢。

“在自動點膠方面，航空航天工業(yè)遠遠落后于汽車工業(yè)，”諾信密封膠設備公司密封膠和工業(yè)涂料系統(tǒng)全球營銷經(jīng)理詹妮弗·沃爾坎塞克(Jennifer Volcansek)說。“例如，即使現(xiàn)在，復合零件的邊緣填充過程通常都是使用刮刀手動完成的，只是因為這是他們一直以來所做的。他們花在分配上的大量工時簡直是瘋了。

“如果想趕上積壓的訂單，航空制造商將需要使產(chǎn)量翻番。”

為什么在航空航天工業(yè)中沒有更多地采用自動分配技術?過去，飛機部件所需的高公差和精加工質量可能會禁止將自動分配技術集成到裝配線中。然而，在過去的幾年中，機器人技術，計量混合技術，過程監(jiān)控和焊珠控制技術的進步使自動分配技術成為航空航天組裝應用中更可行的選擇。

航空工業(yè)中歡迎任何形式的自動化。波音，空中客車公司和其他航空原始設備制造商通過多年的積壓工作，一直在熱心工作。并且，需求將增加。根據(jù)空中客車公司《2018-2037年全球市場預測》，未來20年，全球客機機隊將翻一番以上，達到48,000架飛機。空中交通預計將以4.4%的年增長率增長，從而推動對37,390架新型客運和貨機飛機的需求。在這些新飛機中，有26,540架飛機在增長，而10,850架飛機將取代較舊的，燃油效率較低的飛機。

吞吐量的增加并不是自動化分配過程的唯一潛在好處。例如，洛克希德·馬丁公司的高級應用工程師邁克爾·斯托達德(Michael Stoddard)估計，通過使粘合劑和密封劑的分配自動化，航空航天原始設備制造商可以將勞動力成本減少40%以上。另外，自動化減少了工藝的可，并確保僅施加精確量的粘合劑來滿足應用需求。結果，OEM可以降低材料成本并減輕飛機重量。

密封邊緣

航空航天中自動分配的常見應用是密封蜂窩板和組件(如支架)的邊緣，并制成碳纖維復合材料。

為了結構完整性，無論在何處切割蜂窩板，切割的邊緣都必須填充材料。同樣，模制碳纖維復合材料的切割或銑削邊緣也必須密封，以防止組件吸收水分??。

系統(tǒng)集成商JR Automation的業(yè)務開發(fā)經(jīng)理David Macphail說：“這些是層壓的碳纖維片。” 想象一下一疊松散的紙：邊緣磨損了。因此，您可以分配環(huán)氧樹脂來密封碳纖維的末端。”

填充的雙組分環(huán)氧樹脂通常用于此工作，盡管蜂窩板將比復合部件具有更大的填充空隙。

“這些環(huán)氧樹脂是低密度材料，” Volcansek解釋說。“如果水的比重為1，則這些材料的比重為0.6到0.9。”

為了減輕重量和密度，環(huán)氧樹脂通常填充有玻璃或聚合物微球。這些材料的行為幾乎像棉花糖一樣。它們輕巧而蓬松。” ViscoTec-America Inc.北美地區(qū)航空系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)理Kyle Brown說道。

保持通風需要特殊的分配設備。例如，必須優(yōu)化流體通道以防止球體壓碎。

分配邊緣密封材料的另一個棘手的方面是它們的混合比。“這些通常是高比率的材料，必須非常精確地混合，” Volcansek說。航空航天材料的混合比通常為10比1或更高。這使混合變得困難，因為您需要將非常少量的催化劑整合到基礎材料或樹脂中。”

諾信密封膠設備通過基于桿的正排量系統(tǒng)解決了該問題。用于樹脂和催化劑的流體腔配有鋼棒。在每個分配周期中，桿伸入每個腔室中，從而排走所需的確切材料量。

Volcansek補充說：“這些組件不易磨損，因此它們可以長時間使用，并且混合比保持穩(wěn)定。” “對于航空航天材料，我們經(jīng)常使用兩個伺服電機來驅動桿—每側一個。這樣，您可以根據(jù)需要進行速度調整。例如，您可以比B部分更快地分配A部分。”

分配邊緣密封材料的另一種選擇是螺桿泵。該裝置類似于在固定圓柱體內旋轉的阿基米德螺桿。材料填充螺桿中的空隙，并通過圓柱體運輸。隨著螺桿速度的增加，流速也增加。

“這使我們的設備能夠非常準確地移動高粘度，對剪切敏感的材料，” Brown說。

Dopag(US)Ltd.的計量混合設備使用“過程安全技術”來驗證是否已分配了正確數(shù)量的A部分和B部分。

“假設您一次分配4升物料，并且混合比為3：1，” Dopag項目經(jīng)理Jake Ripberger說。“您將需要3升A部分和1升B部分。我們的設備具有齒輪式容積計數(shù)器，可以跟蹤每種物料的分配量。如果有錯誤，我們的機器將自行糾正。因此，如果體積計數(shù)器檢測到A部分的量過多，它將自動調節(jié)A部分的泵并使其速度變慢，因此比率始終是一致的。”

自動清除功能是另一個有用的功能，可確保兩部分粘合劑不會在分配設備內部固化。

無論使用哪種類型的泵計量物料，分配閥通常都需要定制尖端，以匹配被密封的組件。分配設備可以作為獨立系統(tǒng)手動操作，也可以與機器人集成以實現(xiàn)全自動分配。

可以從5加侖的桶或55加侖的桶中分配物料。Ripberger說：“在典型的非航空航天應用中，我們每次噴射可分配20至30毫升。” “在航空航天復合材料應用中，我們可能一次分配2至4升。”

其他點膠應用

由于蜂窩板大部分為空氣，因此無法使用螺紋緊固件連接架子，垃圾箱或托架等物品，除非蜂窩的一部分首先填充了輕質環(huán)氧樹脂。

“這有點像灌封電子產(chǎn)品，” Volcansek說。“您不想捕獲任何空氣，并且想要調整點膠過程的速度以正確填充型腔。”

航空航天中的另一種常見自動化應用是將密封膠分配到相鄰的零件上。Macphail說：“一種應用叫做面密封，在這種情況下，您有重疊的鈑金件并且想要密封接縫線。” “另一個稱為菲力密封，您要密封垂直部分和水平部分之間的連接線。

“這兩者都可以用機器人和伺服驅動機構完成，后者將密封膠從藥筒中抽出。我們使用激光引導視覺確保珠子留在接縫上。”

自動分配的另一個應用是用預混合的兩組分粘合劑和密封劑填充標準化藥筒的過程。

Macphail說：“當將兩個部分結合在一起時，這種材料的使用壽命有限。” “因此，航空航天制造商將在現(xiàn)場填充并將其存儲在冰箱中。然后根據(jù)需要使用這些墨盒。它們通常與手動點膠槍一起使用。”