关注·多过程系统的风电复合材料叶片创新

BladeFactory研究项目正在寻找具有多流程能力的系统和自动化的新创新。项目合作伙伴正在研究风电叶片的创新，目的是在时间，成本和质量方面优化转子叶片的生产。在努力开发能够并行化不同制造步骤的过程结构的同时，将对现有的制造过程进行调整或重新开发。

该项目使用30m长的双龙门系统。在转子叶片生产中，常见的壳体构造方法包括制造两个转子壳体，然后将它们粘合在一起。在工厂中，使用预制成型工具全自动生产外壳。在两个龙门帮助下，执行不同的过程。

该项目的核心技术是基于成熟的制造工艺开发多工艺链。通过将玻璃纤维结构手动放置在成型工具中来生产外壳。手动放置过程非常耗时且昂贵，因此应该自动化。BladeFactory项目包括各种处理技术，这些技术从实际模具的生产开始，然后是直接沉积纤维材料和施加粘合剂。由不同的项目合作伙伴针对这些过程中的每一个开发了一种特殊的敷设工具，可以将其附加到两个龙门上。不同的过程包括相应的末端执行器。

使用两个龙门具有主要优势。不需要任何替代过程，并且大大减少了设置时间。这些优点有助于实现生产过程的所需并行化。

转子叶片由复合材料制成多年。因此，这项创新的核心不是所使用的材料，而是工艺技术。由于转子叶片的高复杂性和大尺寸，转子叶片的生产仍然主要是人工的。该项目旨在专门使此手动生产自动化。

这个研究项目有趣的是过程技术的多样性。不仅使用了不同的原材料（玻璃纤维毡，胶带），而且涂覆材料的方式也有所不同。正在研究简单的拾取和放置过程，胶带铺设策略以及复杂的铺盖可能性。这些过程对于风力发电以外的常规复合材料制造也很有趣。还应该提到的是，正在开发另一种方法来连接两个转子壳。对于将外壳固定在一起的粘合剂进行配量和施加，此过程特别需要。

作为该项目的一部分，SWMS Systemtechnik正在对集成CAD / CAM解决方案的可能性进行特殊研究。待开发的CAM链包括Siemens Fibersim，CAESA Composites和NX CAM / VNCK软件程序。转子叶片的生命周期涵盖了从产品开发到虚拟制造的整个过程。沉积过程的三维性是一个重大挑战，因为纤维材料不是在一个平面内沉积，而是在铺设过程中根据模具的几何形状直接定向（沉积在最终轮廓附近）。这需要六轴制造过程。

该研究项目主要推动风电产业发展，并提高可再生能源的竞争力。如果手动转子叶片生产是自动化的，则可以减少周期时间和人工成本，同时提高生产质量。同时，计算机辅助的复合材料生产也将扩大，从而在风电行业之外创造优势。

在自动化技术中，通常使用机器来实现特定的生产步骤或过程。然后，通常将这些生产系统排成一行，以根据生产顺序执行其各自的处理步骤。此处，将制造模具的步骤（例如，通过铣削），层压板生产（ATL / AFP和拾取和放置过程），半壳的粘合过程以及研磨步骤用作风力发电行业的示例。通过新颖的生产环境，BladeFactory项目应该可以在一台机器上实现所有增值过程。

但是，系统使用合适的工具和末端执行器执行不同过程的能力是自动化技术面临的特殊挑战。这增加了复杂性，但也实现了许多过程优化。为了充分利用这些可能性，以受控且一致的方式处理增加的难度非常重要。SWMS正在为多流程工厂开发连续的流程伴随CAM环境。CAESA?软件已经可以用于绘制复合技术中的各种铺设过程。使用BladeFactory项目的结果，现在还应该可以在同一工厂中依次处理和执行几个不同的过程。该过程不仅限于AFP或ATL技术，还可以根据过程要求进行扩展和调整。

现在，必须独立于所使用的策略和工具，连续地，顺序地集成众多变化的过程。工具更换和一般设置时间也被考虑在内。整个生产流程都可以使用实际流程和CAM工艺链进行伴随和映射。

由于这些主要是专门开发的工艺技术，因此必须开发一种适应性强的软件界面。对于每个过程，将建立特定的制造特征，在其中可以指定对整个过程具有相应影响的相关参数。

可单独调整的过程参数是CAM软件中最重要的功能之一，因为它们允许整个过程以数字方式进行映射并进行相应的优化。经过数年的发展，CAESA已经为ATL和AFP环境建立了独特的过程配置。

例如，两个外壳固化后，任何潜在的缺陷都无法消除。绑定过程可以说明此问题。当两个外壳粘合在一起时，将正确量的粘合剂施加到正确的位置非常重要。否则，可能会在转子叶片中产生残余应力或各个壳体组件之间的粘结不充分，从而使其无法使用并导致零件报废。通过自动化，可以对过程参数进行特殊控制并精确确定尺寸。这导致更少的次品。缺陷处理的成本仍然很高。用户可以将作业分为几个部分，并根据需要进行配置。此功能有助于优化时间和资源。

这样的好处不仅是优化循环时间，而且还减少了返工时间。由较少的次品产生的另一个优点是节约资源。因此，改善的工艺质量和可靠性有助于减少浪费的塑料原料，从而大大减少了对环境的影响。

该项目旨在增强风力发电的竞争力。由于它是最有效的可再生能源之一，因此该项目引领着重新思考能源生产的道路。还正在研究可能对其他行业有价值的过程。例如，在航空航天工业中，纤维结构的定向三维沉积也引起了人们的特别关注。总之，该研究项目为风能提供了进一步发展综合制造技术的机会，也可用于支持当今的气候问题。

来源：JEC

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