預(yù)制件和夾具：制造真空袋裝干燥預(yù)制件的工藝步驟如下圖2所示。通過采用空客專利技術(shù)——真空輔助工藝（vacuum assisted process，VAP）向其中注入RTM6環(huán)氧樹脂，該工藝采用半透膜降低孔隙率。預(yù)制件疊層包括兩組16層，最長5米，使用5束緞紋碳纖維織物的整個寬度1.27米。在這兩個裝置之間嵌入了25個復(fù)雜形狀的加強件，尺寸達到1.5×2.5米，上面放了八根桁條。
圖2 PROTEC NSR的工藝步驟，用于制造干式預(yù)成型坯：（a）切割材料；（b）（d）將材料運輸?shù)綑C器人小室；（c）增強層和（e）結(jié)構(gòu)層的切片識別、拾取、覆蓋和應(yīng)用；（f）更嚴(yán)格的整合；（g）工具側(cè)和（h）B側(cè)外部輔助材料的真空裝袋。
在該過程中開發(fā)能夠在鋪蓋和處理方面達到必要精度的工具和夾具是最大的挑戰(zhàn)之一。部分原因是由于復(fù)雜的層混合需要三種不同的懸垂機制：
其一、直接從輥子上施加必須適應(yīng)模具形狀的全寬材料。
其二、大面積結(jié)構(gòu)鋪層的懸垂，其中兩個機器人協(xié)作，每個織物邊緣一個，以拾取并創(chuàng)建模具的目標(biāo)幾何形狀 以確保貼合前無皺紋。
其三、適用于1.5到2.5米的小型異形鋪層。
對于協(xié)作機器人，專家開發(fā)了末端執(zhí)行器，其中包含六個通過球形接頭連接的模塊，這使得末端執(zhí)行器可以類似于蛇的方式變形，從而符合模具的目標(biāo)幾何形狀。集成的加熱裝置可在織物運輸和成形過程中激活粘合劑，一旦放置便保持其3D形狀和位置。
對于小形狀的層在高達1.5×2.5米的地方，開發(fā)了第二種抓取器，該抓取器使用了127個配有真空抽吸裝置的模塊進行拾?。▓D3）。此夾具在2D狀態(tài)下拾取材料，然后將其彎曲到目標(biāo)幾何形狀，但它必須決定要固定的127個模塊中的哪個，以及要滑動以將2D層轉(zhuǎn)換為3D形狀的模塊。因此，它與手的懸垂工作方式非常相似。
末端執(zhí)行器具有一個抓取器，該抓取器使用127個配備有真空抽吸功能的模塊來拾取切下的織物層，然后轉(zhuǎn)變?yōu)?D形狀，然后在放入模具之前對其進行加熱
在線檢查：模塊化夾持器中的光學(xué)傳感器監(jiān)測懸垂過程。放置層板后，末端執(zhí)行器將結(jié)合徠卡T-SCAN和基于PrimeBaseTM照相機的纖維角度測量系統(tǒng)檢查質(zhì)量。測試過程中首先測量了纖維角度，并與CAD文件進行了比較，然后測量了每一塊的邊緣，并對照CAD文件檢查了其位置。
縱梁和真空袋：完成預(yù)制件后，將八個加強筋（縱梁）連接到頂部。為此，開發(fā)了多運動夾持器，并將其應(yīng)用于真空袋輔助材料。該夾持器由三個獨立的6自由度小型機器人和一個剛性臂組成，全部安裝在工業(yè)6自由度機器人的中心法蘭上。真空包裝輔助材料——剝離層、穿孔離型膜和樹脂流動介質(zhì)（工具側(cè)輔助材料）——預(yù)先切割和預(yù)連接，設(shè)計用于放置位置。它們不需要疊起來，只需要放置即可。預(yù)制的半透膜通過帶有“傘狀”機構(gòu)的末端執(zhí)行器以半自動方式應(yīng)用，而粘性膠帶和外部真空袋的放置仍然是手動的，但也可以自動化。
周期時間和成本：最大的挑戰(zhàn)是構(gòu)建基于人工智能（AI）的模塊化制造執(zhí)行系統(tǒng)（manufacturing execution system，MES），以監(jiān)控流程鏈。在整個過程中必須建立數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，將完全不同的流程整合在一起，然后利用MES通過一個數(shù)據(jù)交換端口進行指揮。PROTEC NSR技術(shù)于2019年1月通過制造全尺寸演示器得到驗證，并在2019年年中達到TRL 5-6的成熟度水平。與PAG目前最先進的工藝相比，這種自動化工藝鏈將軋制布料應(yīng)用的周期時間縮短了58%，切割層的選擇和放置減少了50%。這些業(yè)務(wù)的制造成本分別降低了11.5%和31%。
該項目始于2018年，由PAG和Institut für Verbundwerkstoffe研究所合作，以展示熱塑性復(fù)合材料在大型零件和主要結(jié)構(gòu)中的可能性，RPB并不是真正的主要部件，因為它的機械要求沒有機翼或機身那么高，但它顯示了對于大型、扁平、略微彎曲的結(jié)構(gòu)是可能的。在短短四個月內(nèi)，便開發(fā)了一款A(yù)320 RPB演示機，并將其作為如何將現(xiàn)有鋁結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為熱塑性復(fù)合材料的示例。
該演示使用Cetex碳纖維織物/聚苯硫醚（PPS）有機板（Toray Advanced Composites）和電阻焊。焊接的兩個表面之間的電阻元件產(chǎn)生熱量并留在焊接結(jié)構(gòu)中。GKN Fokker幾十年來一直使用這種技術(shù)來生產(chǎn)飛機起落架門和固定前緣。對于這架A320 RPB，ZLP團隊使用了CF電阻元件，而不是傳統(tǒng)的不銹鋼網(wǎng)。
由于熱塑性復(fù)合材料RPB的價格相同或更便宜，但材料要貴得多。因此，通過自動化而降低生產(chǎn)成本是關(guān)鍵，使用八個相同的花瓣部分也是關(guān)鍵。熱成型作為一個單獨的部分將需要一個非常大的壓力，這會太昂貴。熱塑性塑料壓制成型的自動化程度高于熱固性復(fù)合材料。主要使用匹配的金屬模具，但恒定的溫度是主要問題，但這也使自動沖壓周期非?？臁?/span>
整合質(zhì)量檢查：使用一個標(biāo)準(zhǔn)試驗臺制作多個焊接樣品，測量電流、電壓和溫度，然后用超聲波檢測（UT）對它們進行了檢查，并得出了工藝參數(shù)和良好固結(jié)度之間的相關(guān)性。還建立了一個過程模擬，將焊接過程中獲得的數(shù)據(jù)與建立的初始基線進行比較。
自動化和循環(huán)時間：整個過程非常快，達到了汽車零部件的規(guī)模。在2019年的評估中實現(xiàn)了TRL3，并且已經(jīng)成熟到TRL4。將在2021年底實現(xiàn)TRL6。在疫情大流行之前，PAG曾表示將在2021年前將熱塑性RPB投入生產(chǎn)。雖然未來還不太明朗，但熱塑性RPB仍然被視為“未來的機身”，重量從41公斤減少到35公斤，加工和裝配時間減少75%，整體零件成本降低10%以上。