OTOMcomposite은 레이저 보조 테이프 배치 및 와인딩을 사용하여 Composites 4.0 생산을 위한 소프트웨어를 개발합니다.

OTOMcomposite(네덜란드, Enschede)은 AFP(자동화 섬유 배치), LATP(레이저 보조 테이프 배치) 및 LATW(레이저 보조 테이프 권선) 기술을 위한 엔지니어링 서비스 및 소프트웨어를 제공하는 신생 기업입니다. LATP 및 LATW는 고급 열가소성 복합 부품을 생산하기 위한 유망한 제조 기술입니다(LATW의 과제 참조). 이 프로세스의 주요 요소는 그림 1에 나와 있습니다. (자세한 내용은 "건조 섬유 배치:한계 초과" 참조).

그림. 1. LATP(레이저 보조 테이프 배치) 및 LATW(테이프 감기) 프로세스의 주요 요소입니다. 사진 제공:Amin Zaami 외, "IV형 압력 용기의 연속 레이저 지원 인접 후프 와인딩 중 온도 변화" 알.

섬유 강화 프리프레그 테이프가 "현장 통합될 때 이러한 프로세스에서 완전 자동화된 단일 단계 제조를 달성할 수 있습니다. ," 생산 비용을 절감하고 사후 통합 또는 경화 단계를 제거할 수 있습니다. 이러한 제조 기술의 장점에도 불구하고 라미네이트 온도, 열가소성 매트릭스의 결정도, 잔류 응력 및 전체 품질을 포함하여 공정을 예측하고 제어하는 ​​것은 어려운 작업입니다. 이는 레이저 조사 및 반사(아래 그림 2 참조), 로컬 툴링 형상, 달성된 통합 및 특정 프로세스 매개변수의 영향을 받습니다.

OTOMcomposite은 결과 부품 특성 및 성능에 중요한 LATP 및 LATW 동안 공정 온도를 철저히 분석하는 데 중요한 역할을 합니다.

ampliFibre 프로젝트 이후의 소프트웨어 개발

LATW/LATP 프로세스를 위한 모델 기반 인라인 프로세스 제어의 개발은 EU 자금 지원을 받는 ambiFibre 프로젝트 내에서 University of Twente에서 시작되었습니다. Fraunhofer Institute for Production Technology(IPT, Aachen, Germany)와 긴밀한 협력을 통해 이 프로젝트 중/후에 20개 이상의 과학 출판물이 발표되었습니다. 2017년 Amin Zaami 박사는 LATP/LATW 공정을 위한 상용 도구를 생산할 가능성을 보고 고급 FEM(유한 요소 모델링)과 광선 추적을 결합한 OTOM(광학 열 최적화 모델) 도구 개발을 시작했습니다.

광선 추적은 빛의 경로를 추적하고 AFP 프로세스 동안 물체와의 조우 효과를 시뮬레이션하는 기술입니다. 광선 추적 광학 모델은 FE 분석을 위해 AFP 레이저의 열유속 경계 조건을 제공합니다. 일반적으로 본딩/가열 단계에 초점을 맞추지 않고 위치 지정 및 속도 제어에만 초점을 맞추는 AFP 제어 소프트웨어와 결합하면 OTOM을 사용하면 열가소성 복합재 부품 및 성능의 최적화된 처리로 더 빠르게 이동할 수 있습니다.

4.0 디지털 제조로 시행착오를 대체

OTOM V.1.20 소프트웨어는 에서 시행착오 단계를 제거한다고 합니다. LATP/LATW 프로세스. 제품의 복잡성에 따라 특히 NPD(신제품 개발)의 경우 처리량이 수백 퍼센트 향상될 수 있습니다. 결과적으로 설계, 점검 시험 및 공정 매개변수 최적화에 필요한 시간이 크게 단축됩니다.

그림. 2. 프리프레그 테이프와 레이저 상호 작용의 결과로 발생하는 이방성 반사. 사진 제공:"레이저 기반 복합 재료 제조를 위한 섬유 강화 열가소성 테이프의 광학적 특성화", Amin Zaami 외. 알.

그림. 3 <강하다>. 다양한 레이저 조사 기하학. 사진 제공:"레이저 보조 테이프 권선의 3D 수치 모델링 ...", Amin Zaami 외. 알.

무화과 . 4 . 기하학적으로 변하는 기판 곡률. 사진 제공:"복합 압력 용기의 레이저 보조 테이프 와인딩을 위한 새로운 공정 최적화 프레임워크:불안정한 접합 온도 제어", Amin Zaami 외. 알.

LATP/LATW 공정은 사용된 섬유 강화 열가소성 복합 테이프의 복잡한 형상, 다양한 도구 곡률 및 이방성 광학 및 열 특성으로 인해 설명, 예측 및 최적화하기가 어렵습니다. 불안정한 처리, 기계 가동 중지 시간, 과열된 재료로 인한 연기, 재료 열화, 압착(테이프 가장자리 너머로 눌려진 용융된 매트릭스)와 같은 문제도 있습니다. 그리고 생산 시간을 줄여야 합니다. 인라인 모니터링, 모델 기반 제어 및 Industry 4.0 디지털 제조를 제공하는 OTOM과 같은 도구로 이러한 문제를 해결할 수 있습니다.

OTOM의 장기 목표는 반복적이고 예측 가능한 복합 부품 속성 및 성능을 가능하게 하기 위해 제조 공정의 변동성을 보상함으로써 강력한 LATP/LATW 부품 생산을 달성하는 것입니다. OTOM은 최첨단 수치 기술과 실험 연구를 사용하여 검증되었습니다. 이 도구는 특정 최적화 목표(예:최적화된 레이저 출력 찾기, 가열 영역에 대한 최적화된 레이저 각도 찾기)를 위해 모든 공정 매개변수를 최적화하여 최고의 공정 효율성과 제품 품질을 얻을 수 있습니다.

AFP 레이저와 복합 라미네이트의 상호 작용, 기하학적으로 변화하는 기판에 대한 온도 위치 파악, 심지어 도구 형상 효과까지 모두 한 곳에서 완벽하게 시뮬레이션 및 최적화할 수 있습니다. 다중 물리학 기반 OTOM 모델링 도구는 디지털화된 LATP/LATW 프로세스를 위한 길을 열어 최소한의 생산 시간과 비용으로 우수한 최종 제품 품질을 제공하는 것으로 알려져 있습니다.

OTOM 합성

2021년에 출시된 OTOMcomposite은 COVID-19 전염병 이후 비즈니스가 회복됨에 따라 점점 더 많은 조직에 서비스 및 소프트웨어 솔루션을 제공하고 있습니다. OTOMcomposite은 생산 라인 및 제품 품질 평가, 기술 컨설팅 및 맞춤형 엔지니어링 소프트웨어를 포함하여 원격으로 또는 현장에서 고객에게 엔지니어링 서비스를 제공합니다. 이러한 서비스는 항공우주, 석유 및 가스, 운송, 자동차 및 녹색 에너지 분야의 기업 및 연구 기관에 제공됩니다. OTOMcomposite은 또한 복합레진과 관련된 선도적인 기술의 적용을 위해 다른 R&D 부서와 협력을 추구하고 있을 뿐만 아니라 공공 및 민간 자금 지원 R&D 프로젝트에 참여하고 있습니다. 자세한 내용은 [email protected]으로 문의하십시오.