滿足無人機(jī)高性能要求，拉擠&拉繞復(fù)合材料來助力
2020 年，意大利米蘭理工大學(xué) (PoliMI) 無人機(jī)研究實驗室的一群工程師利用他們在無人機(jī)設(shè)計、集成、飛行測試和生產(chǎn)方面的專業(yè)知識組建了新的分拆公司。如今，Ant-X 是一家定制無人機(jī)解決方案提供商，一方面涉足 PoliMI 的研究領(lǐng)域，另一方面涉足快速擴(kuò)張的全球無人機(jī)市場。
Ant-X 的 Aries 遙控?zé)o人機(jī)
Ant-X 意識到復(fù)合材料的機(jī)械特性（剛度、耐用性和輕質(zhì)）適合無人機(jī)組件的要求，因此開始尋找第三方復(fù)合材料供應(yīng)商，最終獨家選擇了 Exel Composites（芬蘭萬塔）。
遙控?zé)o人機(jī)在許多領(lǐng)域越來越受歡迎，例如貨物和乘客運(yùn)輸、檢查和國防，這些領(lǐng)域的輕量化至關(guān)重要。此外，飛行穩(wěn)定性具有很小的裕度，并且在很大程度上依賴于無人機(jī)的配置，因此在劇烈、多風(fēng)的環(huán)境中保持飛行狀態(tài)必須具有剛度。持續(xù)暴露在自然環(huán)境中還需要耐腐蝕和防水損害。這些都是碳纖維等材料所擅長的重要品質(zhì)。
過去，Ant-X 依賴多個第三方供應(yīng)商來采購其復(fù)合材料結(jié)構(gòu)單元。這導(dǎo)致了交付和質(zhì)量方面的問題，因為該公司需要管理多個供應(yīng)鏈和業(yè)務(wù)關(guān)系，從而增加了其管理負(fù)擔(dān)。特別是，不同供應(yīng)商提供的碳纖維部件的質(zhì)量不一致，這使得 Ant-X 制造性能可靠的無人機(jī)變得更加困難。
“拉擠復(fù)合材料已知且可重復(fù)的機(jī)械性能意味著它們性能可靠，從而減少了 Ant-X 工程過程中的可變性和不確定性?！?/strong>
Ant-X 首席執(zhí)行官西蒙·潘扎 (Simone Panza) 表示：“我們發(fā)現(xiàn)我們對時間尺度、使用的原材料以及我們收到的復(fù)合材料背后的供應(yīng)鏈的總體決策沒有足夠的控制?！?“這些方面的影響力不夠，意味著設(shè)計、原型、測試和生產(chǎn)的基礎(chǔ)不穩(wěn)定；我們努力按照我們想要的方式進(jìn)行創(chuàng)新?！?/p>
Ant-X 在會議上決定了公司的中長期方向，并決定是時候?qū)⑵渚C合供應(yīng)需求整合到單一采購流中了。2022 年 6 月，這家意大利無人機(jī)公司決定采取新方法，并聯(lián)系了全新的復(fù)合材料合作伙伴 Exel Composites，詢問解決方案。
“我們之所以選擇 Exel Composites，是因為它是拉擠成型和拉繞制造工藝領(lǐng)域的市場領(lǐng)導(dǎo)者和專家，”Panza 解釋道?！癊xel 因其能夠幫助客戶克服使用復(fù)合材料的挑戰(zhàn)而脫穎而出。作為一家致力于研發(fā)和原型設(shè)計的公司，我們需要一家具有靈活性和專業(yè)知識的供應(yīng)商來幫助我們創(chuàng)新；我們找到了一個?！?/p>
Exel Composites 首先為 Ant-X 提供用于測試階段的標(biāo)準(zhǔn)碳纖維管，但很快就決定需要一定程度的專業(yè)化。
“我們在 Exel 專注于定制復(fù)合材料解決方案，”Exel Composites 意大利區(qū)域銷售經(jīng)理 Luigi Cannone 指出?！拔覀兪紫忍峁?biāo)準(zhǔn)的拉繞碳纖維管，但我們希望更深入地了解 Ant-X 的需求，以了解我們?nèi)绾沃С衷蜔o人機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計。我們認(rèn)識到 Ant-X 之前遇到的復(fù)合材料部件不一致的問題，并共同決定，由于拉擠和拉繞的連續(xù)性，供應(yīng)模塊化部件將是有利的?！?/p>
在這兩種工藝中，復(fù)合型材都是由樹脂浸漬的纖維形成的，這些纖維被拉入加熱的模具中，將其模制成所需的形狀。最后，按照連續(xù)工藝將型材切割成指定長度。
“切割部分長度的唯一限制是儲存和運(yùn)輸，”Cannone 說?！霸谡麄€制造過程中連續(xù)運(yùn)行相同配置文件的能力可以為最終客戶帶來高產(chǎn)量效率和技術(shù)優(yōu)勢。與需要停止并重置機(jī)器的預(yù)浸料等更多手動流程相比，以這種方式制造復(fù)合材料效率更高。通過拉擠成型和拉繞成型，您得到的管材在性能、行為以及質(zhì)量上都在批次之間保持一致。”
“Ant-X 認(rèn)為這種一致性是他們希望改變供應(yīng)商狀況并希望與 Exel 合作的主要原因，”Cannone 繼續(xù)說道?！袄瓟D復(fù)合材料已知且可重復(fù)的機(jī)械性能意味著它們性能可靠，從而減少了 Ant-X 工程過程中的可變性和不確定性?！?/p>
2020 年 7 月，一家無人機(jī)檢查公司與這家意大利初創(chuàng)公司接洽，開發(fā)一種基于無人機(jī)的解決方案，該解決方案可以使帶有傳感器的有效載荷與高壓電力線上的絕緣體接觸，以收集對維護(hù)有用的測量結(jié)果。
電力線基礎(chǔ)設(shè)施管理公司和維護(hù)運(yùn)營商公司對這種工具非常感興趣：無人機(jī)將取代派遣人類操作員到絕緣子附近收集測量結(jié)果的需要，從而提高工人的安全性，并減少時間和精力以及該操作的成本。
Exel Composites 開發(fā)的碳纖維型材
由于無人機(jī)需要與絕緣體建立接觸并將傳感器推向絕緣體，因此具有共面轉(zhuǎn)子的傳統(tǒng)多旋翼配置并不合適。它無法處理與環(huán)境的接觸，并且在嘗試推動物體時會變得不穩(wěn)定。
Ant-X 采用具有固定傾斜旋翼的非傳統(tǒng)配置，設(shè)計了Aries智能無人機(jī)，使其能夠攜帶懸垂有效載荷并產(chǎn)生穩(wěn)定的水平運(yùn)動，即使在與環(huán)境建立接觸力時也不會中斷飛行。這種為電力線接觸檢查而開發(fā)的工具原則上能夠?qū)υS多其他基礎(chǔ)設(shè)施（例如橋梁或高架橋等民用基礎(chǔ)設(shè)施）進(jìn)行無損檢測（NDT）接觸檢查。
“ Aries無人機(jī)正是 Exel Composites 的供應(yīng)將使我們能夠完成更多項目的項目。其復(fù)合材料可靠、一致且高品質(zhì)：這正是我們實現(xiàn)設(shè)計所需要的。在整個合作過程中，我們與 Exel 的溝通一直輕松、清晰，其團(tuán)隊始終熱衷于幫助我們滿足即將開展的項目的定制要求?！盤anza 說道?！癊xel 的愿景與我們的愿景一致，他們的支持為我們繼續(xù)發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。我期待建立長期、互惠互利的關(guān)系?！?/p>
來源：復(fù)合材料社區(qū)
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