新设备专为小曲面、轻角度管状部件研发,应用产品包括飞机翼梁、防撞击结构件、管道及其他型材。
新设备采用了静态芯模的设计理念,环状缠绕机可1)沿轨道在芯模的线性方向上前后运动;2)以芯模为轴做环绕运动,以此法塑造多变的几何形状,与传统缠绕方法相比优势颇多。
其一,芯模材料的选择更加多样。传统工艺中,芯模处于高速旋转状态,自身材料必须足够结实且不易发生形变;新工艺中,芯模处于静止状态,可以选择更加经济适用的材料(例如泡沫和蜡)来生产更大更轻的芯模。缠绕完成后,即便将芯模留置于部件内,也不会对重量产生太多影响。
其二,缠绕机的尺寸不再成为掣肘。传统工艺中,缠绕机及芯模的尺寸必须与产品尺寸相适配。这意味着想要生产10米长的部件,先要制造出10米长的缠绕机和同等长度下不会因旋转发生形变的芯模。这样的门槛让众多企业望而生畏;新工艺中,芯模处于静止状态,环状缠绕机可以自由运动,理论上可以通过一次性连续缠绕,生产出任意长度的复材部件。
其三,缠绕速度提升至新的水平。实验数据表明,在芯模直径500mm、转环转速60圈/分的条件下,新设备样机的缠绕速率为1kg碳纤维/分钟。“据我所知,业内尚未有其他能与之匹敌的技术。” 泰斯金普技术经理Andy Whitham表示。
其四,缠绕机可安装多个转环,正向/反向同时作业。这意味着可以根据产品需要,以不同纤维角度进行多层缠绕。以之生产的结构与传统编织结构相比,刚度近似,但褶皱更少。
“如果将之与自动导引运输车、机器人协作装载搬运系统和包装码垛系统结合在一起,就构成了一个完成的生产单元,直接将纤维加工成为终制品。”
同时,这款新式缠绕设备还能满足工业4.0的要求,安装使用应变仪、部件监测系统和射频识别标签。