AFP에 대한 액세스 증가

Addcomposites CEO Pravin Luthada는 "우리의 목표는 복합 재료 제조에 대한 장벽을 줄이는 것입니다. Addcomposites는 기존 로봇 팔에 장착할 수 있는 자동 광섬유 배치(AFP) 도구를 개발했습니다.

AFP-XS는 구매뿐만 아니라 임대도 가능합니다. 무게가 6.5kg으로 가볍고 컴팩트합니다. Luthada는 "대략 컴퓨터 데스크탑 타워 크기의 상자에 넣어 배송합니다."라고 말합니다. "교체용 절단 날과 소모품도 임대 비용에 포함되어 있습니다."

나에게 이것은 혼란의 가능성이 높으며 업계가 Industry 4.0 스마트 생산 라인 및 공장으로 나아가면서 거의 피할 수 없는 일입니다. 우리는 이미 Airborne이 SABIC 및 Swinburne University의 Factory 4.0 Testlab과 파트너십을 통해 구축한 라인을 보고 있습니다. 우리는 또한 새로운 유연성, 다기능 및 속도를 달성하기 위해 AFP와 3D 프린팅이 융합하고 여러 프로세스를 단일 자동화 시스템 또는 셀(예:AFP 및 필라멘트 와인딩, CNC 가공, 레이저 표면 처리 및 접합 등)로 결합하는 것을 보고 있습니다. . Addcomposites가 방법이 있다면 크고 값비싼 AFP 셀은 곧 과거의 일이 될 수 있습니다.

접근 가능한 복합 재료 제조에 대한 열정

Addcomposites의 AFP-XS 도구 헤드에 대한 비전은 몇 년 전 CEO가 인도 우주 연구 기구(ISRO)에서 일할 때 시작되었습니다. 특히 인도는 복합 재료 분야에서 가장 빠르게 성장하는 시장 중 하나이지만 "인도에는 내가 아는 AFP 시스템이 없습니다"라고 Luthada는 말합니다. “ISRO에서 우리는 인공위성 및 발사체를 위한 주로 라미네이트 및 샌드위치 구조의 합성물을 제조하기 위한 자동화 시스템에 대한 입찰을 했지만 우리가 받은 모든 응답은 너무 비쌌습니다. ISRO는 우주 프로그램에서 꽤 성공적이었지만 수작업 레이업을 사용하여 대부분의 합성 제품을 계속 제조했습니다.”

따라서 접근 가능한 복합 재료 제조를 개발하려는 Luthada의 열정이 탄생했습니다. "Addcomposites를 설립하는 과정에서 저는 플라스틱과 세라믹을 위한 섬유 와인딩 머신과 3D 프린팅 시스템을 구축 및 배포했습니다." Luthada는 헬싱키 근처의 Aalto University에서 석사 학위를 취득하기 위해 핀란드로 이주했을 때 복합 재료의 자동화를 보다 쉽게 ​​접근할 수 있도록 하는 연구 프로젝트를 시작할 수 있었습니다. "Aalto는 합성물 분야에서 그렇게 강하지 않지만 핀란드의 개방형 혁신 생태계 덕분에 디지털 제조 분야에서는 매우 강합니다."라고 그는 설명합니다. "비용을 최대한 낮추는 방법을 모색하면서 AFP 도구 헤드의 전체 디자인을 새롭게 시작하고 다시 생각할 수 있었습니다."

"우리는 단순히 현재 공급업체와 다르게 문제에 접근했습니다."라고 Luthada는 말합니다. “그들이 크고 값비싼 독립 실행형 셀을 구축하는 곳에서 우리는 기존 인프라, 즉 모든 로봇 팔에 플러그 앤 플레이할 수 있는 도구를 개발했습니다. 따라서 고객은 다른 셀에 투자할 필요가 없습니다.” 그러나 팀은 항공우주 품질을 기꺼이 희생하지 않았습니다. Luthada는 AFP-XS 도구가 고품질 부품으로 제작되어 견고하다고 말합니다. "우리의 주요 노력은 소프트웨어와 제어였습니다."

Composites 4.0을 위한 개방적이고 적응 가능한 생태계

"오프라인 프로그래밍 소프트웨어를 개발하는 방법을 살펴보기 시작했습니다."라고 그는 계속해서 말합니다. “우리는 특히 Dassault Systèmes 및 Autodesk와 이야기를 나눴지만 시스템이 고객에게 너무 비싸게 될 것이었습니다. 그래서 우리는 어떤 개방형 소프트웨어 시스템이 있는지 살펴보았습니다.” 승자? 라이노 3D. Luthada는 "약 1,000유로의 평생 라이센스 비용으로 사용할 수 있습니다."라고 말합니다. "또한 시각적 프로그래밍이 가능하여 프로그램 내에서 사용자 지정 변경 사항을 스크립팅하는 것이 더 쉽습니다. 예를 들어 각 기계의 도메인별 언어를 기반으로 모션 계획을 생성하는 것입니다."

"우리는 사용자가 필요로 하는 대부분의 것을 이미 제공하려고 노력하고 있지만, 소프트웨어는 운영자가 제어를 활용하고 데이터에 액세스할 수 있도록 설계되었습니다. 현재 사용 가능한 AFP/ATL(자동 테이프 부설) 도구를 로봇 팔이나 CNC 기계와 같은 기존 모션 플랫폼에 연결하고 제어하는 ​​것은 일반적으로 상당히 어렵습니다. ATL/AFP 공급업체는 일반적으로 도구의 IO(입력/출력)를 제한합니다. 그러나 우리는 로봇 팔 컨트롤러의 IO 포트와 도구 사이에서 지속적으로 실행되는 고속 정보 열처럼 작동하는 EtherCAT 컨트롤을 사용하기로 결정했습니다. 로봇과 AFP-XS 도구 간에 전송되는 정보에 대한 전체 액세스, 피드백 및 제어를 제공하기 위해 미리 결정된 명령을 기반으로 각 스테이션에서 데이터가 수집되거나 삭제됩니다. 이 접근 방식은 인더스트리 4.0 애플리케이션을 위한 실시간 제어 및 통신을 가능하게 합니다.”

Luthada는 이러한 개방성 생태계가 많은 유연성을 제공한다고 말합니다. “CAM(Computer Aided Manufacturing) 작업을 하는 모든 사람이 CAM을 로봇 플랫폼에 통합할 수 있도록 매우 높은 접근성을 제공합니다. 예를 들어 AFP-XS를 조정하여 인라인 모니터링 시스템이나 로봇 필라멘트 와인더와 통신할 수 있습니다.” 그는 자동화 제공업체가 회사의 초기 보도 자료에서 제공되는 내용을 인식했다고 말합니다("Addcomposites에서 플러그 앤 플레이 AFP/ATL 도입" 참조). "많은 사람들이 우리 시스템을 제조 셀 제품에 통합하기를 원하면서 우리에게 연락했습니다." 더 중요한 것은 Luthada가 "저희 디자인 덕분에 이 시스템을 쉽게 시작하고 실행할 수 있습니다."라고 말합니다.

AFP-XS는 Rhino 3D 기반의 개방형 플랫폼인 Addpath 소프트웨어를 사용합니다.
출처 | 합성 추가

재료 및 사양

AFP-XS 도구 헤드는 5mm ~ 20mm 너비의 건식 섬유 및 프리프레그 테이프를 처리할 수 있습니다. "공구 헤드를 개발하면서 각 재료에 맞게 최적화했습니다."라고 Luthada는 설명합니다. “처음에는 건식 섬유로 시작했지만 지금은 PLA 및 폴리아미드와 같이 Tg가 200°C 미만인 재료인 열경화성 프리프레그와 저온 열가소성 프리프레그로 작업하고 있습니다. 열가소성 테이프를 실행할 때 현장 통합(ISC)을 수행하도록 시스템을 개선하고 있습니다.” 그는 회사가 얼마 동안 수행해 온 ISC 열가소성 테이프 프로젝트를 기반으로 하는 상당한 양의 데이터를 곧 갖게 될 것이라고 말했습니다. "이달 말에 오토클레이브(OOA) 열경화성 프리프레그도 소진됩니다."

툴 헤드와 관련하여 Addcomposites는 비용을 낮추면서도 항공 우주 품질을 달성한다는 목표로 각 구성 요소를 개발했습니다. "우리는 자체 절단기를 개발했습니다."라고 Luthada는 말합니다. “많은 반복이 필요했지만 매우 가볍고 매우 작고 견고합니다. 현재 -0/+2mm의 정확도를 충족하지만 더 엄격한 허용 오차를 적용하기 위해 노력하고 있습니다."

모든 구성 요소의 가벼운 무게가 핵심입니다. Addcomposites의 사업 개발 매니저인 James Kuligoski는 “공구 헤드의 무게는 10kg 미만이며 사용자가 스풀에 얼마나 많은 섬유를 실을 것인지에 따라 다릅니다. 이전에 Hexcel의 품질 엔지니어였던 그는 "이는 필요한 로봇의 크기를 최소화하는 데 도움이 되므로 장비와 운영 비용을 절감할 수 있습니다."라고 덧붙였습니다.

난방을 위해 AFP-XS는 현재 적외선과 뜨거운 공기를 사용합니다. Kuligoski는 "레이저가 너무 비싸고 운영 및 유지 관리 비용이 더 많이 들기 때문에 레이저를 사용하지 않습니다."라고 말합니다. 이것이 고온 열가소성 수지가 여전히 R&D에 있는 한 가지 이유입니다. 그러나 Addcomposites는 성능을 제공하면서도 저렴한 다른 가열 기술도 모색하고 있습니다.

HaaS(Hardware-as-a-Service)를 통한 AFP

Addcomposites는 AFP-XS를 구매용으로 제공하지만 임대 기간에 따라 월 2,000~3,000유로의 요율로 임대할 수도 있습니다. Luthada는 "우리의 아이디어는 소규모 신생 기업이나 연구 그룹이라도 생산 설계에 도움이 되는 도구를 임대할 수 있다는 것이었습니다."라고 설명합니다. “FEA 및 부품 설계가 준비되었지만 이제 제조 가능성을 위해 최적화해야 합니다. 설계자는 당사 웹사이트를 통해 부품 제조 시뮬레이션을 요청할 수 있습니다. 그런 다음 회사는 필요한 기간 동안 도구를 임대하여 보유하고 있는 로봇에 연결할 수 있습니다. 필요한 경우 현지 로봇 공급업체에 도움을 제공할 수도 있습니다. 완성되면 장비를 반납하거나 할인된 가격으로 구매할 수 있습니다.”

2020년 초까지 Addcomposites는 프랑스, ​​독일, 폴란드 및 영국을 시작으로 EU의 모든 국가에 이 프로그램을 배포하려고 합니다. "내년에 우리는 유럽과 미국에서 20개의 도구를 확보하고 싶습니다."라고 Luthada는 말합니다.

Addcomposites는 이미 핀란드의 우주 산업 개발 작업에 AFP-XS를 사용했으며 열가소성 테이프를 개발하는 다른 핀란드 회사와 협력했습니다. 또한 핀란드에서 가장 큰 복합 재료 제조업체와 함께 제조 자동화 프로젝트를 막 완료했으며 미국에서 초기 파일럿 작업을 수행하고 있습니다.

Kuligoski는 "우리 시장에는 대학과 연구 센터뿐 아니라 현재 핸드 레이업을 사용하여 복합 재료를 만들고 있고 AFP 및 자동화에 대한 경험을 얻고자 하는 중소기업도 있습니다."라고 말합니다. “우리는 부품을 만드는 동안 시험을 실행하고 기계를 비디오로 촬영할 수 있습니다. 그런 다음 제품에서 사용 중인 도구를 보고 임대 및/또는 구매할 수 있습니다.”

어떻게 쌓이나요?

Luthada는 AFP-XS 도구 헤드의 출력이 현재 AFP 시스템 공급업체에서 판매되는 대형 셀만큼 아직 높지 않다는 점을 인정합니다. "하지만 우리는 레이다운 속도를 잃지 않습니다."라고 그는 반박합니다. “우리가 처리하는 재료는 동일합니다. 우리는 다른 모든 사람들과 마찬가지로 변형이 적은 테이프에서 훨씬 더 나은 결과를 봅니다. 그러나 최종 생산된 라미네이트의 품질에 관해서는 차이가 없습니다.” 회사가 최종 라미네이트 자체를 주입하거나 경화하는 것이 아니라 제조사에 장비를 공급하기 때문에 아직 라미네이트 데이터를 수집하는 과정에 있다. 현재 여러 프로그램이 완료되어 이 데이터가 곧 Addcomposites 웹사이트에 게시될 것이라고 그는 말합니다.

"우리는 2017년 Aalto University에서 연구 프로젝트를 시작했고 2018년에 Addcomposites를 설립했습니다."라고 Luthada는 말합니다. “우리는 다양한 제조업체와 협력하여 많은 것을 배웠고 AFP-XS 시스템을 계속 발전시키고 있습니다. 이러한 개선 사항은 테스트 및 검증된 모든 사용자에게 적용됩니다. 현재 이 시스템은 Kuka 로봇과 함께 작동하며 ABB 및 Universal Robots와 함께 검증 과정에 있습니다.”

Kuligoski는 "복합재가 첨단 제조의 미래라고 믿고 있으며 모든 복합재 제조업체에 합리적인 가격으로 스마트하고 자동화된 생산을 제공하는 데 열정을 쏟고 있습니다."라고 말합니다.

9월 9-12일 Composites Europe(독일 슈투트가르트)에서 Addcomposites를 방문하고 CW의 추가 업데이트를 확인하세요. .