Tooling scomponibile per automated fiber placement: investigazione sulla geometria del condotto M-345. Valutazione prestazionale e termica attraverso modello semplificato in ambiente aziendale

In this thesis work, carried out at Leonardo S.P.A. Aircraft Division, the study concerning Automated Fiber Placement (AFP) technology is proposed. The plant is equipped with a machine dedicated to this technology, which is currently subject to a validation and testing phase: these conditions have characterized the nature of this thesis. The first part presents an excursus on the theory concerning the world of composite materials, from the basics to the widespread types and the processing to which they can be subjected. This is followed by a section devoted to the presentation of the case study of company’s interest: a description of the M-345 aircraft is written, with a focus on the air-duct, a component identified for fabrication in AFP, and its predecessor S.211, in which the similarities in fabrication between its duct and the new production path proposed for the M-345 duct are highlighted. A qualification phase of the machinery is also described, as an example to highlight its potential. This is followed by an illustration of the Coriolis® branded machinery, going into detail about its components. The efficient connection between the design world and the manufacturing world, provided by CATFIBER® software and the use of Simureal, is also illustrated, with the aim of completing the global picture of the AFP machinery and its use in all possible scenarios. In the last part the focus is in illustrating the previous studies carried out in the company for the realization of the duct tool. The new studies carried out are then explained, finally concluding with thermal analysis of one of them, with the purpose of studying criticalities in the eventual production phase, specifically during the curing cycle. The entire thesis was written keeping in mind the need to ensure the production of the duct, bringing up multiple arguments to support the actual advantages in switching to the new production technology.

In questo lavoro di tesi, svolto presso Leonardo S.P.A. Divisione Velivoli, si propone lo studio effettuato riguardante la tecnologia di Automated Fiber Placement (AFP). Presso lo stabilimento è presente un macchinario appartenente a questa tecnologia, il quale è soggetto a una fase di convalida e sperimentazione: queste condizioni hanno caratterizzato la natura di questa tesi. Nella prima parte è presentato un excursus sulla teoria riguardante il mondo dei materiali compositi, dalle basi alle tipologie diffuse e le lavorazioni a cui possono essere soggetti. Si prosegue poi con una sezione dedicata alla presentazione del caso studio di interesse aziendale: si legge la descrizione del velivolo M-345 con un focus sul condotto d’aria, componente identificato per la realizzazione in AFP, e del suo predecessore S.211, in cui si mettono in evidenza le affinità di realizzazione tra il suo condotto e la nuova strada produttiva che si propone per il condotto del M-345. E’ descritta anche una fase di qualifica del macchinario, come esempio per sottolinearne il potenziale. Si prosegue con una illustrazione del macchinario marchiato Coriolis®, in cui si scende nel dettaglio delle sue componenti. Viene illustrato inoltre il collegamento efficiente tra il mondo design e il mondo manufacturing, garantito dal software CATFIBER® e l’utilizzo di Simureal, con il fine di completare l’immagine globale del macchinario di AFP e il suo utilizzo in tutte le possibili accezioni. Nell’ultima parte ci si focalizza nell’illustrazione dei precedenti studi effettuati in azienda per la realizzazione del tool per il condotto. Sono quindi spiegati i nuovi studi effettuati, per concludere infine con l’analisi termica di uno di questi due studi, con lo scopo di studiarne criticità nella fase di produzione eventuale e, nello specifico, durante il ciclo di cura. L’intera tesi è stata redatta seguendo come filo conduttore la necessità di garantire la produzione del condotto, sostenendo inoltre con più richiami l’effettivo vantaggio nel passare alla nuova modalità di produzione.