4.8 Laborator de materiale compozite pentru aviatie

PREZENTARE GENERALA

De la data infiintarii (01.10.2010) si pana in prezent, activitatea principala a laboratorului a fost si este cea de cercetare&dezvoltare in domeniul materialelor compozite, vizand in special domeniul aeronautic. I ntelegerea materialelor compozite si a structurilor lor necesita o cunoastere aprofundata a materialelor de baza, precursorilor. Cunostintele referitoare la comportamentul armaturilor (fibre lungi, scurte, continue, discontinue, particule, etc) si a matricilor (rasini termoplastice, termorigide, ceramice, etc) sunt esenţiale pentru înţelegerea complexitatii proceselor de fabricaţie. Elaborarea , studiul materialelor compozite, fabricarea de laminate/repere/ structuri din compozit utlizand tehnologia autoclavei (considerata la ora actuala cea mai performanta) si caracterizarea structural / mecanica a materialelor compozite prin testare in laborator sunt principalele activitati ale laboratorului.

Laboratorul este capabil sa realizeze un ciclu tehnologic complet de fabricatie pentru laminate/repere din compozit pornind de la design/proiectare repere/laminate si matrite/calapod, selectie materiale (compozite, miezuri pentru structuri, insertii metalice, etc), caracterizare structural/mecanica a materialelor compozite; fabricatie matrite/calapoade in colaborare cu sectia Cercetare Tehnologica din INCDT COMOTI,  fabricatie repere/laminate din compozit utilizand tehnologia autoclavei; testare in laborator (teste mecanice in regim static si dinamic, teste de structura, microscopie, etc).

ECHIPAMENTE

Autoclava pentru polimerizare materiale compozite (SCHOLZ/2010)

  • Domeniu de masurare: Temperatura max. 400°C; Presiune max.20 bari; vid
  • Alte caracteristici:
  • Diametrul util: 1500 mm; Lungime utila: 2500 mm; Agent de incarcare: aer cald
  • Operare: 3/PE 400V/50Hz
  • Control: 230V/50Hz/24V DC
  • Forta echipament: aproximativ 314 kW
  • Consum circular de apa : 32,5 m³/h la 32°C max
  • Presiunea de circulare a apei: min. 3 bari-max 6bari
  • Control aer echipament: 8-10 bari suprapresiune
  • Aer comprimat la intrate in autoclava: max. 40 bari
  • Presiunea de lucru: 0-20 bari.
  • Viteza maxima de variatie/crestere a temperaturii (20°C -400°C): 10°C/min
  • Viteza maxima de variatie/scadere a temperaturii (400°C-65°C): 10°C/min
  • Incarcarea/sarja maxima 20 kg compozit; 100kg aluminiu; 350 kg otel (carucior)

Camera frigorifica

  • Temperatura de functionare: -18°C
  • Dimensiuni interioare:1200x1200x2000mm
  • Tablou de comanda care permite setarea temperaturii din grad in grad, vizualizarea permanenta a temperturii de lucru

Testare in laborator a materialelor compozite (utilizand facilitatile laboratorului de incercari fizico-mecanice si structurale pentru materiale):

Masina universala de incercari mecanice: Instron 8802

  • Celula traductor de forta max. 250kN, 25kN
  • Extensometru pentru testarea in regim static si dinamic
  • Bacuri hidraulice de prindere
  • Dispozitive de adaptare pentru Tractiune, Compresiune, Incovoiere, Forfecare
  • Cuptor cu temperatura max. 1000°C utilizat in testarea materialeor metalice la temperaturi inalte
  • Software BlueHill si WaveMatrix (Instron)
  • Materiale testate: Otel, Neferoase, Materiale Plastice, Materiale Compozite, Lemn, Hartie, Textile

Regim static:

  • Tractiune (efort unitar instantaneu si la rupere, deformare instantanee si la rupere; forta instantanee si la rupere; Modulul lui Young; Coeficientul Poisson; Limita de curgere)
  • Incovoiere (tensiune unitara de incovoiere instantanee, la sageata constanta si la rupere ; sageata instantanee si conventionala; deformatia la incovoiere si la rupere ; modul de elasticitate la incovoiere)
  • Compresiune (efort unitar de comprimare instantaneu, la 40% CV40 si la rupere ; deformare instantanee si la rupere ; forta instantanee si la rupere)

Regim dinamic:

  • Oboseala
  • Mecanica rupturii

Microscop electronic cu baleiaj de inalta rezolutie FEI Inspect F50 (Field Emission Gun)

  • Rezolutie: 1,2 nm
  • Tensiunea de acceleratie: max. 30 KV
  • Analize microstructurale
  • Spectrometrie de raze X (analize EDAX) : evaluarea gradientilor de compozitie chimica, identificarea si evaluarea cantitativa a elementelor chimice din esantion sau din elementele de structura : faze, precipitati, incluziuni,etc.

Microscop optic Olympus GX (max.1000x)

  • Analize, observatii structurale pe probe metalografice
  • Identificarea fazelor metalografice si a constituentilor
  • Evaluarea calitativa a elementelor structurale

Turn de impact cu cadere verticala Dynatup 9250NV Instron
  • Celula de forta cu auto-identificare a greutatii totale a traversei, incluzand greutati suplimentare, viteză maximă de cădere: 4.5 - 5.5 m/s
  • Viteză maximă la căderea asistata de arcuri: 18 pana la 22 m/s
  • Precizia vitezei: ± 0,1%
  • Inălţimea maximă de cădere: 1200 - 1300 mm
  • Acuratetea pozitiei traversei: ± 0,02 mm (sau 0,05% din citire)
  • Repetabilitatea pozitiei: ± 0.015 mm, energia de impact: 4.6 - 945 J (cu greutăţi suplimentare)
  • Viteza de circulaţie a traversei: 1550 to 1650 mm/min
  • Camera climatica care echipeaza echipamentul: -60°C pana la 200°C

PROIECTE

Personalul laboratorului a fost şi este implicat în proiecte de cercetare cu tematici destul de diverse, derivate din domeniul materialelor atat metalice cat si compozite, al turbomotoarelor, structurilor si componentelor de aviatie , al mediului, etc.

Proiecte Nationale

  • NUCLEU-PN/2009 - 09.07.07 - Dezvoltare tehnologii pentru masini paletate 7.1 - Cercetari privind dezvoltarea de materiale compozite pentru masini paletate. Colectivul laboratorului a realizat in cadrul acestui proiect trei faze:
    - Faza B17 / Simulari numerice privind solicitarile termice si mecanice in vederea alegerii structurii compozite
    - Faza B18 / Elaborarea de proceduri de lucru preliminare si instructiuni de lucru, cursuri de instruire privind tehnica de lucru
    - Faza B19 / Realizarea reperului din compozit si incercarea pe stand. Interpretarea rezultatelor obtinute si stabilirea punctelor tari si slabe.

Proiecte Internationale

  • OPENAIR ”Optimization for low Environmental Noise impact AIRcraft” FP7-234313 (2009-2013). In cadrul proiectului perioada 2009-2011 , au fost obtinute o serie de demonstratoare reprezentand palete de stator de ventilator fabricate din materiale compozite de ultima generatie, mai usoare decat materialele metalice clasice. Aceste demonstratoare reprezinta o premiera atat la nivel national cat si international deoarece inglobează tehnologii de varf ce vizeaza reducerea greutatii aeronavelor civile in scopul reducerii consumului de combustibil si implicit a impactului asupra mediului dar si tehnologii de reducere a zgomotului pentru reducerea impactului aeronavelor asupra comunitatilor din vecinatatea aeroporturilor. Realizarea fizica a paletelor de stator a fost rezultatul unui efort de cercetare complex, de echipa, care a implicat realizarea unui ciclu tehnologic complet pornind de la design / geometrie, calcule de rezistenta, proiectare, elaborarea si testarea materialului compozit si pana la fabricatia efectiva a paletei utilizand tehnologia autoclavei, in cadrul laboratorului de materiale compozite al INCDT – COMOTI. Activitatea institutului in acest proiect a fost incheiata in mai 2011, prin furnizarea prototipului - paleta de stator din compozit, coordonatorului de proiect, grupul SNECMA, Franta. Rezultatele incurajatoare obtinute au condus insa la cooptarea institutului INCDT COMOTI pentru inca 2 ani in cadrul acestui proiect (2011-2013).
  • CLEANDANUBE „Common strategy to prevent the Danube’s pollution technological risks with oil and oil products” 2(2I)-2.2-5 Priority Axis: 2 program Cross Border Cooperation Romania - Bulgaria 2007-2013, ctr. No. 653/2010. Colectivul laboratorului de materiale compozite este implicat atat in activitati stiintifico-tehnice: selectia materialelor in cadrul designului constructiv al echipamentului promovat in cadrul proiectului (centrifuga), gasirea solutiilor tehnologice optime pentru depoluarea apelor Dunarii, intocmirea de rapoarte de progres, cat si in activitati de diseminare: organizarea si participarea la reuniuni, workshop-uri organizate atat in Romania cat si in Bulgaria, realizarea de postere si flyere publicitare de promovare a proiectului.
  • SANDI “Support Actions to create New RDI partnerships in trans-border area in order to bring together Business and Research for accessing European Founds”, program Cross Border Cooperation Romania – Bulgaria, 2(3i)-3.1-13-MIS –ETC CODE: 211-Ctr. 51766/06.07.2011 . De la debutul proiectului si pana in prezent, colectivul laboratorului de materiale compozite a fost implicat in activitati de promovare a posibilitatilor de training / formare a studentilor straini (bulgari) in cadrul laboratorului de materiale compozite in domeniul stiintei materialelor si in special al materialelor compozite (prezentari powerpoint si diseminare la Universitatea din Ruse, Bulgaria).
  • TURBOMAT , ID 663, SMIS-CSNR 12607 : “Development of new methods by real and virtual solidification processing of materials with special properties to achieve high temperatures for power turbo engines” POSCCE-A2-O2.1.2-2009-2. De la debutul proiectului si pana in prezent, colectivul laboratorului de materiale compozite a fost implicat in: analize microstructurale si testare a aliajelor studiate, utilizarea programului Pro-Cast de solidificare virtuala, interpretarea rezultatelor si intocmirea de rapoarte de progres.

Directiile strategice si obiectivele de baza ale cercetarii stiintifice din cadrul laboratorului de materiale compozite, pe termen scurt s i mediu vizeaza dezvoltarea de noi materiale compozite cu proprietati speciale, atat pentru aplicatii in industria aeronautica (integrarea acestor materiale in zonele calde ale aeronavei - turbina - in vederea cresterii performantelor) dar si pentru aplicatii pe mediu (incluzand acustica), energie (turbine eoliene), spatiu si automobile.

RECUNOASTERE

  • Premiul AGIR 2010 acordat de Asociatia Generala a Inginerilor din Romania in domeniul „Ingineria Materialelor” - Detalii
  • In cadrul proiectului Openair FP7-234313, vizibilitatea Romaniei pe plan International a crescut indubitabil. Rezultatele stiintifice ale proiectului au fost prezentate alaturi de coordonatorul proiectului, dl Eugene Kors SNECMA, Franta intr-un film finantat de Comisia Europeana si difuzat în cadrul Zilelor Aeronauticii Europene "Aerodays 2011",Madrid, Spania

    Eugene Kors la standul Snecma, "Aerodays 2011" prezentand paleta de stator realizata de INCDT COMOTI
  • INCDT COMOTI a fost invitat pentru prezentarea paletei de stator din compozit realizata in cadrul proiectului Openair, la Salonul Aeronautic International de la Le Bourget, 49 th 20-26 iunie 2011