各種防御系統(tǒng)的零部件制造過程非常復(fù)雜、分散,需要采用特殊材料和工藝、復(fù)雜的認(rèn)證要求和規(guī)格,以及專門的工具和設(shè)備,這使得生產(chǎn)周期長,成本高。發(fā)展可剪裁復(fù)合材料及工藝可使軍事系統(tǒng)多樣化小零件的制造更簡單、快速、便宜。
為此,美國國防先期研究計(jì)劃局(DARPA)推出“可裁剪原材料及成型(TFF)”項(xiàng)目,以減少當(dāng)前防御系統(tǒng)零部件的開發(fā)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的時(shí)間與成本負(fù)擔(dān)。TFF項(xiàng)目的目標(biāo)是使零部件的設(shè)計(jì)修改周期縮減50%。項(xiàng)目申請?zhí)嶙h日期為2015年9月15日。
DARPA國防科學(xué)辦公室項(xiàng)目經(jīng)理米克·馬赫表示,復(fù)合材料強(qiáng)度大,重量輕,性價(jià)比高。自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)只適合制造重量在20磅以上的復(fù)合材料零部件,在20磅以下的零部件則造價(jià)高昂,這部分通常采用金屬材料制造,其成本低,但集成度有限,增加的重量導(dǎo)致系統(tǒng)性能無法達(dá)到最優(yōu)。TFF項(xiàng)目重點(diǎn)研究如何使航空航天復(fù)合材料更便宜,以及如何將這種新材料制成產(chǎn)品。在目前的復(fù)合材料制造過程中,設(shè)計(jì)出將材料加工成產(chǎn)品的加工工具需要大量的時(shí)間,任何設(shè)計(jì)變更都需要重新設(shè)計(jì)加工工具,每個(gè)設(shè)計(jì)周期需要6至12個(gè)月,這造成了成本的顯著增加和工期延誤。通過開發(fā)靈活的解決方案,以允許多個(gè)部件采用同一個(gè)加工工具,可將生產(chǎn)周期從目前的平均六年降低到三年。
TFF項(xiàng)目正開發(fā)可剪裁的短纖維復(fù)合材料,該材料需可沖壓、模壓并具有航天級性能。該項(xiàng)目還要開發(fā)適合的加工工具,能夠以最低的成本加工多種零部件,縮短周期。項(xiàng)目一旦成功,新的復(fù)合材料將減少防御系統(tǒng)的重量,降低生產(chǎn)加工的時(shí)間和成本,為小復(fù)合材料部件開辟新的設(shè)計(jì)空間。