Автоматизация процесса

Автоматизация процесса производства композитных материалов  методом выкладки или намотки конструктивно может быть реализован различными способами:
AFP - автоматизированная машина для выкладки волокон – процесс  при котором одновременно выкладываются  несколько узких лент (которые называются «тросами»), ширина 1", ½",1/4",1/8"... ;


Основные преимущества этого процесса - меньше отходов, детали сложной формы, которые сложно повернуть или переместить.

Применение:

создания сложных геометрических форм


ATL - автоматизированная машина для выкладки лент - процесс  при выкладывается  1 лента за 1 проход , ширина 3",6", 12"; у  нашего партнера есть патент на технологию выкладки нескольких лент одновременно, что позволяет им  выкладывать 2 и 4 ленты за один проход .

Основное преимущество процесса : 

  • выше производительность;
  • значительно более низкая стоимость материала
  • Возможность изготовления крупногабаритных деталей

Основные минусы :

  • значительное количество отходов дорогостоящего материала:
  • невозможность создания сложных геометрических форм.

Применение:

плоские 2D или 3D простые детали

 

Филаментная намотка (намотка волокном)

Используется для изготовления цилиндра (корпуса) и схожих частей.

Существует 3 типа материалов:

  1. Препреги –  просмоленный материал. Пропитывается смолой в смоляной ванне, чтобы активировать смолу достаточно использовать инфракрасный нагреватель. Для отверждения материалов используется Автоклав . Препреги наиболее популярный материал в композитном производстве;
  2. Сухое волокно: для того, чтоб у материала была достаточная вязкость при укладке, применяется очень лёгкая смола; вам потребуется лазер для нагрева этого жгута во время выкладки материала; по окончании вам будет необходимо ввести смолу насосами; вам не потребуется автоклав, будет достаточно использовать печь для отверждения материалов (Инфузия);
  3. Термопластики: материал нагревается при помощи мощного лазера во время выкладки; локальное отверждение, вам не потребуется ни автоклав, ни печь.

 
Автоматизированные машины для выкладки волокон (AFP) могут производить выкладку по этим трём технологиям. Всё то же самое мы можем производить и с автоматизированной машиной для выкладки лент (ATL), однако автоматизированные машины для выкладки лент и ленты используются с препрегами, а не с сухим волокном или термопластиками; требуется мощный и дорогой лазер, а идея, лежащая в основе ATL – более дешевое решение для изготовления композитных изделий.

Сейчас для изготовления изделий из композитных материалов при помощи машин для выкладки волокон и лент (AFP/ATL) в основном используются 3  технологии: 

АВТОКЛАВ:
Препрег + Автоклав для отверждения материалов

Безавтоклавный метод (Инфузия):
Сухое волокно+пропитка+печь для отверждения материалов

Без использования печи и автоклава (NONA):
Термопластик -> затвердевание на месте
Главное отличие – это метод, который используется для отверждения материалов. Автоклав – самый дорогостоящий, а метод, где не используется печь и автоклав (NONA) – наиболее дешевый.

Однако для применения метода NONA требуется мощное и дорогое лазерное оборудование для плавки термопластичных материалов, а также скорость выкладки очень маленькая (более чем на порядок меньше)), что является причиной того, что данный метод до сих пор «находится в  стадии разработки», 

Конструктивно возможны различные решения: 

  • Консольные станки
  • станки типа «Гентри»
  • роботизированный манипулятор (при необходимости может перемещаться по оси «Х»)

Рациональность применение того или иного решения зависит от требуемой производительности и «универсальности» , т.е. от того – планирует заказчик производить серийно один тип изделий или хочет решить проблему производства различных изделий с меньшей производительностью.

Также при выборе решения принимаются в расчет габариты изделия.

Необходимо учитывать, что в изделии возможно необходимо сделать отверстия или произвести обработку фрезой. Это может быть выполнено на отдельном станке или эти функции могут быть интегрированы в машину, производящую композитную деталь.

Таким образом, выбор материала , метода изготовления применение консольного станка, станка типа «Гентри» или робота-манипулятора, то есть – оптимального технического решения, зависит от:

  • габаритных размеров детали;
  • геометрической формы изделия;
  • серийности;
  • заложенных в расчет экономических показателей;
  • наличия/отсутствия на предприятии автоклава или печи соответствующих габаритов;
  • универсальности решения (серийный выпуск однотипных деталей/выпуск различных изделий малой серией или в единичных экземплярах ).