碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料等高度工程化材料因其卓越的强度质量比、热稳定性和耐用性而在航空航天应用中备受青睐。由于需要制造更少排放的节能轻型飞机，使得复合材料的使用量激增。与此同时，材料和工艺的进步使更复杂的结构得以更快地生产——快速固化树脂、短周期热塑性塑料、自动材料放置和成型等技术不断推陈出新，从而实现无需紧固件或粘合的集成、独特的几何结构。复合材料4.0系统也已经成熟，促进了数字化、高速率制造过程中的数据交换。
确保航空航天应用复合材料结构的完整性需要细致的设计、制造和彻底的检查，以发现在极端操作条件下可能产生的任何缺陷。因此，无损检测（NDT）是一项重要技术，其包括各种分析技术，以评估材料、部件或组件的性能，而不影响其可用性。
凭借AS9100、Nadcap、ISO 14001和45001等认证，以及与印度斯坦航空有限公司（HAL，班加罗尔，印度）和印度空间研究组织（ISRO，班加罗尔）等全球航空航天原始设备制造商的合作伙伴关系，航空结构制造商Kineco Kaman Composites India（KKCI，果阿，印度）已在该行业建立了自己的资质，并正在其果阿工厂整合工业4.0技术。该倡议的一个重要部分是KKCI与机器工程公司Fill Gesellschaft（奥地利古尔滕）合作，开发一种用于自动无损检测的定制系统。
印度的KKCI果阿工厂正在全面整合工业4.0技术
在无损检测领域，与传统金属相比，使用复合材料制造的零件面临着一系列独特的挑战，这主要是由于它们具有各向异性——例如多层层压板中的多个纤维方向、层板的堆积和脱落、夹层结构中的各种核心材料等。KKCI在其航空航天应用中使用先进的复合材料，从2D层压板到多面3D结构均包括在内，这些材料通常使用CFRP预浸料制成，并使用带有铝蜂窝的单片或夹层叠层方法进行设计，有时还使用Nomex芯。
该公司为印度区域导航卫星计划（IRNSS）生产了10个双螺旋天线，为LVM3-M2/oneWeb India生产了设备舱护罩组件，为ITSC生产了封闭板、ITSC、LOX和LH2线隧道和底板组件，为月船-3号任务LVM3-M4运载火箭生产了FSA外壳复合元件。最近，它为地球同步卫星运载火箭Mk III生产了轨道模块适配器（OMA-orbital module adapter）组件，这是印度空间研究组织载人航天任务Gaganyan的关键部件。
KKCI负责制造月船-3号任务LVM3-M4运载火箭的几个关键部件以及FSA套管复合元件
这里提到的结构在发射和重返大气层期间暴露在恶劣条件下，如机械应变、大气化学腐蚀、高辐射水平以及高海拔和外层大气的极端温度。这些复合材料的制造过程要求从最初的生产阶段到最终交付的每一步都具有极高的精度和准确性，以确保尽可能好的质量和性能。这些要求需要对传统无损检测方法进行专门的调整，如超声波检测、热成像和射线照相，以检测异物碎片（FOD-foreign object debris）、分层、纤维错位和基体开裂以及其他典型的复合材料缺陷。
使用直通传输（TTU-through transmission）或脉冲回波（PE-pulse echo）技术的超声检测（UT-ultrasonic testing）是航空航天复合材料检测中最广泛采用的无损检测方法。为使高频超声波更好地通过部件，通常会在部件上喷水以用作声波的耦合介质。TTU采用两个放置在被测材料相对两侧的换能器，其中一个换能器产生脉冲，另一个换能器接收脉冲，脉冲中断则表明两个换能器之间的路径上存在缺陷。PE使用一个或多个换能器来发射脉冲和监测反射波或回波。与TTU一样，最终数据被捕获、记录和分析，以识别、定位和测量缺陷。
KKCI复合组件应用在IRNSS导航卫星上
KKCI的运营经理Swapnil Mane强调，拥有强大的无损检测能力至关重要，能够准确检测所有材料表面和层下差异。他说：“各种因素，如异物夹杂物、分层或孔隙率，都会导致内部差异的发展，这些差异可能在极端条件下恶化，进而影响航空航天复合材料的要求规格。为了避免这种情况，KKCI需要改进其无损检测技术，以便更准确地评估复合材料组件和系统的性能。”
为了满足这些要求，KKCI与Fill合作，Fill是一家先进的自动化系统工程公司，为包括复合材料在内的各种行业设计和实施自动化系统。最终，用于自动无损检测的DRS Accubot系统定制版本诞生。
Fill航空航天制造系统项目工程和销售部门的Thomas Gramberger解释道：“该行业的自动化无损检测技术需要精确和刚性的机器人控制运动学，以沿着零件复杂的弯曲边缘和表面引导相应的臂端工具（EOAT-end-of-arm tool）。标准工业机器人的设计并不能满足这些要求，所以我们决定开发自己的产品。”
KKCI特别选择了喷水TTU Accubot系统。Gramberger介绍道：“喷水TTU是整个检测系统的基础，这也表明了它在航空航天应用中的有效性。”Fill已经为吉凯恩航空公司（英国Redditch）位于德国慕尼黑的工厂开发了这样一个系统，使其无损检测生产率和可靠性显著提高。
喷水TTU Accubot系统，这是一种通常用于检查航空航天复合材料的无损检测技术
KKCI的Accubot系统可以检查大型航空航天结构
Gramberger说：“Accubot利用机器人技术、智能软件以及最新工艺优化，为复合材料结构提供高度的测量自由度”。该系统采用双六轴Stäubli（Pfäffikon，瑞士）TX200L机器人运动学，与西门子（德国慕尼黑）Sinumerik数控控制器集成用于控制操作。
此外，Fill在机器人的旋转轴上安装了二级旋转编码器，以确保始终如一的高精度——Accubot拥有<0.3 mm的绝对定位精度。Gramberger解释说，它通过使用二次编码器和基于高阶运动学建模的复杂补偿技术的组合来实现这一点，该技术计算控制器的实时插值周期。这种设置实现了实时位置补偿能力，通过使用激光跟踪器的额外校准系统进行固定。
每个机械臂的末端都安装了一个额外的伺服电机驱动的附件，完全集成到机器人的运动链中。这种“主动工具”有效地充当了一个更小、更灵活的“手指”，旨在促进狭小空间中对小空腔、复杂几何零件和轮廓狭窄的角度进行全面扫描，而标准机器人很难在不发生碰撞的情况下到达这些空间，从而显著增加了系统的操作范围。此外，Accubot系统可以配置用于2D或3D检查技术。
Mk III飞船的OMA组件
https://www.compositesworld.com/articles/automated-robotic-ndt-enhances-capabilities-for-composites
