پیشرفت های اخیر در ساخت کامپوزیت نشان داده است که همجوشی استراتژیک لایه بندی فیبر خودکار (AFP) و فن آوری های سیم پیچ فیبر می تواند هم افزایی ایجاد کند که در هنگام استفاده از دو روش به تنهایی از مواردی که به دست آمده است ، بیش از مواردی حاصل شود. این همگرایی آزادی طراحی بی سابقه ، استفاده از مواد و انعطاف پذیری تولید را به صنایعی مانند هوافضا ، ذخیره انرژی و حمل و نقل می بخشد.
معماری سخت افزاری یکپارچه: سیستم ترکیبی مدرن AFP-XS ADComposites ، ادغام فیزیکی فناوری سیم پیچ AFP و فیبر را از طریق سرهای ابزار چند فرآیند که بر روی یک پلت فرم رباتیک مشترک کار می کنند ، امکان پذیر می کند. این سیستم ها ویژگی های زیر را دارند: مکانیسم های تراکم قابل تعویض که می توانند بین کاربرد فشار محلی AFP و کنترل تنش مداوم سیم پیچ فیبر تغییر کنند. سیستم تنش تطبیقی می تواند هم تنش کم AFP (5-15 n) و هم نیاز تنش زیاد سیم پیچ فیبر ({3}} n) را برآورده کند. ماژول مدیریت حرارتی دارای عملکرد حالت دوگانه است و می تواند برای ادغام در محل ترموپلاستیک و کنترل تزریق رزین در هنگام سیم پیچ مواد ترموست استفاده شود. در مقایسه با بیش از 8 ساعت زمان انتقال بین سیستم های سنتی AFP و سیم پیچ ، پیکربندی AFP-XS امکان تعویض فرآیند در نرم افزار را تنها با یک ماژول برنامه ریزی پیشرفته فراهم می کند. این ادغام سخت افزاری ضمن حفظ قابلیت های کامل هر دو فناوری ، نیازهای ردپای را 100 درصد کاهش می دهد.
سیستم های کنترل نرم افزار: محیط برنامه نویسی یکپارچه AddPath یک پیشرفت در کنترل فرآیند ترکیبی است ، ترکیب: الگوریتم های برنامه ریزی مسیر غیر جغرافیایی برای بهینه سازی مسیرهای فیبر در مناطق AFP و زخم. تنظیم فرآیند در زمان واقعی با استفاده از بازخورد دید دستگاه برای تنظیم تنش ، گرما و پارامترهای دراز در هنگام تبدیل حالت. ماژول شبیه سازی چند فیزیک برای پیش بینی استرس باقیمانده و خطر تغییر شکل در هنگام ترکیب الیاف مداوم زخم با بغل تقسیم شده AFP. این ادغام نرم افزار منجر به موفقیت در بخش اول بیش از 92 ٪ برای طرح های ترکیبی پیچیده شده است ، در مقایسه با نرخ موفقیت فرآیند {5}}}}} در هنگام برنامه ریزی به تنهایی.
مزایای تولید و بهره وری تأثیر اقتصادی: سیستم های ترکیبی زمان چرخه را با استفاده از {{0}}}} از طریق تخصیص فرآیند استراتژیک کاهش می دهند. دستگیره های سیم پیچ فیبر {1}}} ٪ از قسمت سیم پیچ با سرعت بالا با سرعت {3}} mm/s ؛ AFP همزمان ساختار تقویت شده پیچیده را با سرعت {4} mm mm/s با دقت 0.5 میلی متر قرار می دهد. برش دقیق AFP در انتقال مفصل ، زباله ها را کاهش می دهد ، و جریان مواد مخلوط اجازه می دهد تا در همان زمان سیم پیچ فیبر خشک و نوار قبل از استفاده از آن را افزایش داده و 22 ٪ مصرف مواد را افزایش دهد.
بهینه سازی ساختار هزینه: تجزیه و تحلیل هزینه چرخه زندگی نشان می دهد که سیستم ترکیبی می تواند در مقایسه با حفظ سیستم های جداگانه AFP و سیم پیچ ، {0}} ٪ پس انداز هزینه را در طی 5 سال بدست آورد. سرمایه گذاری سرمایه برای سیستم ترکیبی 200 دلار ، {3 {3} ، در مقایسه با 350 دلار ، {5}} برای سیستم مستقل است. هزینه های نگهداری سالانه 12 دلار ، {8}}} و 20 دلار ، به ترتیب {10}}. مساحت 30 متر مربع و 70 متر مربع را به ترتیب پوشش می دهد. زمان آموزش اپراتور به ترتیب 16 ساعت و 28 ساعت است.
گسترش پیچیدگی هندسی: فرآیندهای ترکیبی ساختارهای جدیدی را قادر می سازند که توسط یک فناوری واحد حاصل نمی شوند. به عنوان مثال ، یک رگ فشار نامتقارن با گنبد AFP تقویت شده (زخم مارپیچ 35 درجه + نوار 45 درجه AFP). انتقال لوله ضخامت متغیر از بخش سیم پیچ 6 میلی متر به 12 میلی متر AFP منطقه تقویت شده. ساختار تقویت شده کلی ، زخم {5}}} درجه محیط را با شبکه دنده سه بعدی AFP ترکیب می کند. با استفاده از مخزن هیدروژن نسل جدید به عنوان نمونه ، کاهش وزن 41 درصدی از طریق مسکن کامپوزیت تقویت شده با فیبر کربن 15-} به دست آمد (CFRP) (CFRP) ({10}} درجه /درجه 85 درجه) ، افزایش AFP محلی (T700SC /نوار PEKK) در LINTRINT LINGINTIONTIONTING ANTICHINGINGING و یکپارچه شده
استراتژی اختلاط مواد: این فرآیند با انواع مختلفی از مواد برای دستیابی به سیم پیچ مواد ترموپلاستیک ، مانند سیم پیچ کتون اتر پلی اتر (PEEK) درجه حمل و نقل سازگار است. تقویت چند مقیاس ، 50 گرم در متر مربع پارچه نخ گسترش و رشته سیم پیچ فیبر 12K مخلوط. شیب های عملکردی با لایه های سیم پیچ متناوب (فیبر کربن) و عایق (فیبر شیشه ای) به دست می آیند.
Progress of thermoplastic composites In-situ consolidation breakthrough: The hybrid system overcomes the limitations of conventional thermoplastic material processing by maintaining a consolidation temperature of 380-420 degree during the AFP-winding transition with a dual laser system, applying a pressure force of 0.5-5 mpa with an on-demand pressure roller depending در حالت مواد ، و کنترل تبلور لمینت های فیبر کربن پلی اتر/فیبر کربن از طریق پیش گرم کردن مادون قرمز و خنک کننده فعال.
مزایای تولید پایدار: این ادغام از اهداف اقتصاد دایره ای پشتیبانی می کند ، از جمله ترکیب مواد بازیافت شده در این فرآیند (مانند حداکثر 30 ٪ تقویت مجدد در الیاف زخم پلی آمید 6) ، طراحی ترمیم (مانند لکه دار شدن جزئی سازه های زخم از طریق AFP) ، و در پایان زندگی از طریق دفع حرارتی هدفمند.
مطالعه موردی کاربردهای صنعتی تولید بعدی اجزای وسیله نقلیه برای هوافضا: نمونه اولیه مخزن سوخت کرایوژنیک گروه آریان فواید تولید هیبریدی را نشان می دهد. مخزن سوخت دارای یک آستر آلومینیوم-لیتیوم با قطر 5 {1}} با یک روکش CFRP مخلوط متشکل از 8 {5}}} ٪ زخم فیبر T800SC/رزین اپوکسی (0 درجه/± 25 درجه) و AFP افزود: 3D Lattice Lattice (IM7/PEKK) اضافه کرد. این جرم در مقایسه با طراحی تمام زخم 28 ٪ کاهش می یابد. در مقایسه با روش قبلی با استفاده از تنها AFP ، سرعت تولید 45 ٪ افزایش یافته است.
مسکن باتری ساختاری در بخش خودرو: پلت فرم Neue Klasse BMW دارای پرتوی جانبی زخم فایبرگلاس (20 متر در دقیقه) ، تیرهای CFRP با AFP با کانال های خنک کننده تعبیه شده و اتصال ترکیبی با استفاده از برچسب های ترموپلاستیک جوشکاری شده است. سفتی پیچشی در مقایسه با طراحی تمام زخم 19 ٪ بهبود یافته است.
نوآوری های نوظهور بر سه حوزه زیر متمرکز شده است: بهینه سازی فرایند هوش مصنوعی محور با استفاده از دوقلوهای دیجیتال برای پیش بینی توزیع بهینه Winding Winding. رسوب کواکسیال چند ماده ای ، سیم پیچ رزین فیبر کربن/اپوکسی و تخمگذار AFP فیبر شیشه ای/کتون پلی اتر به طور همزمان انجام می شود. یک سیستم اختلاط موبایل که یک AFP روباتیک را با یک واحد سیم پیچ قابل حمل برای نگهداری در محل ترکیب می کند. شاخص های پذیرش صنعت پیش بینی می کنند که نرخ رشد سالانه ترکیبی از سیستم های ترکیبی ترکیبی AFP تا سال 2030 به 35 ٪ خواهد رسید. فقط در بخش هوافضا ، بازار تا سال 2028 780 میلیون دلار ارزش خواهد داشت. این همگرایی فناوری ها در حال تعریف مجدد قابلیت های تولید مواد کامپوزیت است و صنایع را قادر می سازد تا ساختارهای سبک تر ، قوی تر و پایدارتری ایجاد کنند. تولیدکنندگانی که سیستم های ترکیبی را اتخاذ می کنند ، ضمن دستیابی به دستاوردهای قابل توجه بهره وری عملیاتی ، در نوآوری های پیشرفته مواد منجر می شوند.