Автоматизація процесу

Автоматизація процесу виробництва композитних матеріалів методом викладки або намотування конструктивно може бути реалізована різними способами:
AFP — автоматизована машина для викладки волокон — процес, при якому одночасно викладаються кілька вузьких стрічок (які називаються «тросами»), ширина 1", ½", 1/4", 1/8" ...;


Основные перваги цього процесу — меньше відходів, деталі складної форми, які складно повернути або перемістити.

Застосування: створення складних геометричних форм


ATL — автоматизована машина для викладання стрічок. В процесі викладається 1 стрічка за 1 прохід, ширина 3", 6", 12"; у нашого партнера є патент на технологію викладки кількох стрічок одночасно, що дозволяє викладати 2 і 4 стрічки за один прохід. 

Головні переваи процесу: 

  • вища продуктивність;
  • значно нижча вартість матеріалу;
  • можливість виготовлення великогабаритних деталей.

Основні мінуси:

  • значна кількість відходів дорогого матеріалу:
  • неможливість створення складних геометричних форм.

Застосування: пласкі 2D або 3D прості деталі

 

Філаментне намотування (намотування волокном)

Використовується для виготовлення циліндра (корпусу) і подібних елементів.

Існує три типи матеріалів:

  1. Препреги — просмолений матеріал, просочується смолою в смоляний ванні. Дл активації смоли використовують використовувати інфрачервоний нагрівач. Для затвердіння матеріалів використовується автоклав. Препреги — найбільш популярний матеріал в композитному виробництві;
  2. Сухе волокно: для досягнення достатньої в'язкості при укладанні, застосовується дуже легка смола; вам потрібен лазер для нагріву цього джгута під час викладання матеріалу; після закінчення необхідно буде ввести смолу насосами; немає потреби в автоклаві, досить використовувати піч для затвердіння матеріалів (інфузія); 
  3. Термопластики: матеріал нагрівається за допомогою потужного лазера під час викладання; локальне затвердіння, не потрібен ні автоклав, ні піч.

 

Автоматизовані машини для викладки волокон (AFP) можуть викладати за трьома технологіями. Те ж саме ми можемо виробляти і з автоматизованою машиною для викладання стрічок (ATL), проте автоматизовані машини для викладання стрічок використовуються з препрегами, а не з сухим волокном або термопластиками; потрібен потужний і дорогий лазер, а ідея, що лежить в основі ATL — більш дешеве рішення для виготовлення композитних виробів.

Наразі для виготовлення виробів з композитних матеріалів за допомогою машин для викладання волокон і стрічок (AFP / ATL) в основному використовуються 3 технології:

АВТОКЛАВ:
Препрег + автоклав для затвердіння матеріалів;

Безавтоклавний метод (інфузія):
Сухе волокно + просочення + піч для затвердіння матеріалів;

Без використання печі та автоклава (NONA):
Термопластик —> затвердіння на місці.


Найголовнійша відмінність – це метод, що вкористовується для затвердіння матуріалу. Автоклав — найдорожчий, а метод, де не використовується піч і автоклав (NONA) - найдешевший.

Однак для застосування методу NONA потрібне потужне і дороге лазерне обладнання для плавки термопластичних матеріалів, а також швидкість викладення дуже маленька (більше, ніж на порядок менше), що і є причиною того, що даний метод до сьогодні «знаходиться на стадії розробки».

Конструктивно можливі різні рішення:

  • Консольні верстати;
  • верстати типу «Гентрі»;
  • роботизований маніпулятор (за необхідності може переміщуватися по осі «Х»)

Раціональність застосування того чи іншого рішення залежить від необхідної продуктивності і «універсальності», тобто від того, чи планує замовник виробляти серійно один тип виробів, або хоче вирішити проблему виробництва різних виробів з меншою продуктивністю.

Також при виборі рішення варто рати до уваги габарити виробів.

Необхідно враховувати, що у виробі, можливо, необхідно зробити отвори або провести обробку фрезою. Це може бути виконано на окремому верстаті або ці функції можуть бути інтегровані в машину, що виробляє композитну деталь.

Таким чином, вибір матеріалу, методу виготовлення застосування консольного верстата, верстата типу «Гентрі» або робота-маніпулятора, тобто — оптимального технічного рішення, залежить від: 

  • габаритних розмірів деталі;
  • геометричної форми виробів;
  • серійності;
  • закладених в розрахунок економічних показників;
  • наявності / відсутності на підприємстві автоклава або печі відповідних габаритів;
  • універсальності рішення (серійний випуск однотипних деталей / випуск різних виробів малою серією або в одиничних екземплярах).