Cevotec（德國慕尼黑）與GKN Aerospace Deutschland GmbH（德國慕尼黑）、TUM-Chair of Carbon Composites（德國加興）、SGL Carbon（德國威斯巴登）、奧格斯堡應(yīng)用技術(shù)大學(xué)（Augsburg University of Applied Sciences）及巴伐利亞經(jīng)濟(jì)事務(wù)部的共同創(chuàng)立機(jī)構(gòu)—區(qū)域發(fā)展和能源部等眾多機(jī)構(gòu)通力合作，啟動(dòng)了一個(gè)開創(chuàng)性的研發(fā)項(xiàng)目—MAI ACoSaLUS（自動(dòng)復(fù)合夾層鋪層系統(tǒng)）。通過這個(gè)項(xiàng)目，Cevotec 表示將推進(jìn)其纖維貼片鋪放 (FPP) 技術(shù)和在線檢測(cè)能力，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的工業(yè)化。
減排是新工藝開發(fā)和部件認(rèn)證的主要驅(qū)動(dòng)力。航空航天業(yè)為減少排放所做的持續(xù)努力導(dǎo)致了復(fù)合材料和夾層結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用。后者使用泡沫和/或蜂窩芯材料以極輕的重量增加剛度，并提供額外的好處，例如隔熱和隔音。然而，Cevotec 表示，他們?nèi)匀辉诤艽蟪潭壬弦蕾囉隗w力勞動(dòng)和多個(gè)后續(xù)檢查步驟，以確保符合嚴(yán)格的質(zhì)量規(guī)范，而這正是公司 FPP流程的用武之地。
“FPP技術(shù)的獨(dú)特之處在于它能夠?qū)⒗w維鋪設(shè)在具有復(fù)合材料彎曲的表面上，”Cevotec首席執(zhí)行官Thorsten Groene解釋說。“我們希望將其擴(kuò)展到完整夾層組件的自動(dòng)鋪層，包括核心材料。”ACoSaLUS項(xiàng)目的主要目標(biāo)是將所需的體力勞動(dòng)量減少多達(dá)100%，并將凈鋪層速度提高7到10倍，達(dá)到15平方米/小時(shí)。
實(shí)現(xiàn)這些項(xiàng)目目標(biāo)將使復(fù)合材料夾層組件的生產(chǎn)更加經(jīng)濟(jì)、高效和可控。Cevotec 在 ACoSaLUS 項(xiàng)目中的工作范圍包括軟件和硬件開發(fā)，包括進(jìn)一步推進(jìn) FPP 流程。“我們將在我們系統(tǒng)中集成的機(jī)器人上實(shí)施主動(dòng)力反饋功能，以滿足鋪層過程中的最佳壓實(shí)力，同時(shí)還增強(qiáng)我們專有的夾持器技術(shù)，”Cevotec的 ACoSaLUS 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 Richard Carle 說。
在軟件方面，Cevotec 正在與奧格斯堡應(yīng)用科學(xué)大學(xué)（Augsburg University of Applied Sciences）合作，優(yōu)化FPP鋪層規(guī)劃和模擬算法，以減少每個(gè)組件的整體周期時(shí)間并進(jìn)一步提高機(jī)械強(qiáng)度預(yù)測(cè)的質(zhì)量。為確保生產(chǎn)的組件符合航空航天客戶和一級(jí)供應(yīng)商所需的嚴(yán)格制造規(guī)范，Cevotec 將開發(fā)一個(gè)視覺系統(tǒng)，以在貼裝過程中檢查第一層和第二層皮膚層壓板。這將與 GKN Aerospace GmbH 和 VisCheck GmbH（德國拜仁州）密切合作完成。SGL Carbon 開發(fā)的新預(yù)浸料配方也將在項(xiàng)目期間進(jìn)行測(cè)試，以優(yōu)化它們?cè)?Cevotec 系統(tǒng)上的使用。此外，Vabatec GmbH（德國慕尼黑）將進(jìn)一步開發(fā)其新開發(fā)的基于抓手的真空輔助應(yīng)用技術(shù)。
圖片來源：Cevotec
Cevotec和項(xiàng)目合作伙伴在2023年取得了重大進(jìn)展，包括改進(jìn)自動(dòng)化處理、貼片視覺檢測(cè)以及層壓設(shè)計(jì)和貼片放置流程。
Cevotec報(bào)告了自項(xiàng)目啟動(dòng)以來的過去幾個(gè)月取得的進(jìn)展。Cevotec專注于層壓板設(shè)計(jì)和貼片工藝的改進(jìn)，以及基于機(jī)器人的蜂窩芯自動(dòng)化處理。
為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化鋪層過程，Cevotec在這個(gè)聯(lián)合項(xiàng)目中進(jìn)一步開發(fā)了通用FPP技術(shù)，并成功地將第一個(gè)貼片直接放置在彎曲的工具上。這種定位技術(shù)將該公司的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)應(yīng)用于六軸機(jī)器人，該機(jī)器人使用它來精確地在高度復(fù)雜的凸形表面上放置貼片。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)遵循設(shè)置好的運(yùn)動(dòng)曲線。為了支持這種精確放置技術(shù)，Cevotec的貼片夾持器也得到了改進(jìn)，現(xiàn)在具有增強(qiáng)的真空和吹氣功能。目前，該公司正在優(yōu)化放置參數(shù)，為最終的演示器生產(chǎn)做準(zhǔn)備。
Cevotec的貼片視覺檢測(cè)系統(tǒng)也有改進(jìn)，它開發(fā)了一種貼片后控制系統(tǒng)，使用基于人工智能的圖像識(shí)別技術(shù)，以滿足航空航天客戶嚴(yán)格的制造規(guī)范和質(zhì)量要求。通過訓(xùn)練后的人工智能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)可以正確地檢測(cè)不同的材料。這使得視覺檢查能夠識(shí)別貼片是否成功放置。它還可以進(jìn)一步升級(jí)以檢測(cè)異物、損傷和其他缺陷。該系統(tǒng)可以區(qū)分各種材料，如蜂窩、單向或編織補(bǔ)丁。視覺檢測(cè)的新功能也將在最終演示器的生產(chǎn)過程中進(jìn)行測(cè)試。
除了推進(jìn)鋪層工藝，Cevotec指出，它的目標(biāo)是更加靈活的制造工藝，以精確地將蜂窩材料放置在復(fù)雜的幾何形狀上，提高生產(chǎn)率并縮短周期。這包括開發(fā)正在申請(qǐng)專利的專用蜂窩夾持器，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)反饋功能以優(yōu)化鋪層過程中的壓力。
經(jīng)測(cè)試，Cevotec現(xiàn)在已經(jīng)將蜂窩夾持器原型集成到其生產(chǎn)系統(tǒng)中，通過六軸機(jī)器人將復(fù)雜形狀的三明治芯材自動(dòng)放置在模具上。據(jù)該公司稱，現(xiàn)在使用FPP技術(shù)自動(dòng)化工藝代表了一項(xiàng)重大成就，因?yàn)榉涓C放置直到現(xiàn)在還不能自動(dòng)化。因此，該技術(shù)可以取消復(fù)合夾層部件生產(chǎn)中的手動(dòng)過程，提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。
