看航空|复合材料4.0开启自适应生产的数字化转型( 二 )
灵活、智能的系统数字结构包括CAD模型、工艺过程定义模块、仿真模块、制造执行模块、传感器、数据注释软件以及数据库 。 在工艺过程中对数据进行实时收集 ， 通过元数据注释并自动反馈到数据库中的数据构成了
工艺过程数字孪生的基础 。 安装了这些模块后 ， 只需按下开关生产线就可以自主运行 。 机器人从CAD模型、生产计划和摄像头中推断出接下来要加工的工件 。 这些协作机器人可以根据生产计划确定所有工序的开始/结束路径以及完成时间 ， 每条路径都自动实时定义且不会发生碰撞 。 如果更改CAD模型或工艺过程定义 ， 机器人将自动进行调整 ， 而无需任何额外的教学工作 。
4.闭环的树脂浸取调控——Dynexa数字化转型初尝试
数字化与数字化转型是有区别的 。 数字化转型实际上改变了企业背后的流程 ， 并开启了新的机遇和商业模式 。 Dynexa是一家专业生产CFRP管轴的复合材料零件制造商 。 在德国政府设立了为中小企业提供免费的工业4.0咨询项目后 ， Dynexa开始与达姆施塔特SME4.0技术中心合作 。
Dynexa的管轴制造采用的是湿法缠绕工艺 ， 其关键步骤是树脂的浸取 。 传统的工艺是干纤维缠绕在压实辊上从树脂浸渍槽中滚出 ， 紧靠压实辊的刮刀用于控制与干纤维结合的树脂量 。 为保证零件直径在允许的范围内 ， 操作员必须在缠绕过程中反复停机测量零件直径 。
为了对此过程进行数字化 ， Dynexa开始与相机制造商寻求合作 。 达姆施塔特大学的研究小组计算出了某些物理因素对应的校正量 ， 并创建了校正对应表和决策算法的数据库 ， 使得细丝缠绕机能够获取纤维管在各阶段的尺寸目标 。 如果测量设备显示树脂浸取量不在正确的范围内 ， 则缠绕机会通过调整刮刀位置将其恢复到标准规格状态 ， 而不需停机测量 。
现在 ， Dynexa的每台缠绕机都装有数字测量系统和以太网卡 ， 工厂可以与每台计算机进行对话并收集所有数据 。 缠绕机连接到服务器后 ， 操作员可以在任意台式机或便携式计算机上进行编程 。 数字化转型的尝试使Dynexa能够改善其工艺过程控制、产品质量和效率 ， 从而更具成本效益 ， 并刺激了进一步的转型 。
5.随需应变的定制化生产——Airborne按需制造门户
荷兰Airborne于2019年9月启动了按需制造门户网站 ， 用于复合材料产品的自动化定制生产 。 客户可以将设计需求输入基于Web的平台 ， 系统将即时创建机器代码 ， 并确定生产时间和成本 ， 完成产品定制后即可在自动化生产单元中进行生产 。 自动化生产单元中装有传感器和在线检测系统 ， 可以根据客户定义的缺陷和公差数据库生成警报 。 通过将复合材料和零件的制造知识嵌入到自动化系统中 ， 客户不必成为专家即可完成订购 。 该门户网站是使用自动层压单元（ALC）处理热固性预浸料的 ， 该方法还可以扩展到其他生产线 ， 例如SABIC特种业务部门开发的大批量热塑性复合材料（TPC）生产线 。 从长远来看 ， 扩展随需应变的门户可以收集分布在多个公司和地区的复合材料零件生产能力 。
德国亚琛AZL也在追求这一目标 ， 其超高速固化成型机可以在不到5秒的时间内生产多层TPC层压板 。 该公司的愿景是提供支持在线平台的可扩展生产线 ， 生产线由多个工作站组成 ， 每个工作站都有多台AFP设备 。 在确认客户输入的需求后 ， AFP设备能够彼此通信并组织生产 ， 实现定制复合材料的完全智能生产 。
机遇与挑战
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