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“我们的目标是减少复合材料制造的障碍，”Addcomposites 首席执行官 Pravin Luthada 说。 Addcomposites 开发了一种自动纤维铺放 (AFP) 工具，可安装到任何现有的机械臂上。

AFP-XS 可供购买，也可供租赁。它重量轻，空重 6.5 公斤，而且结构紧凑。 “我们将它装在一个大约相当于电脑台式机塔大小的盒子里，”Luthada 说。 “更换刀片和耗材也包含在租金中。”

对我来说，这具有很大的颠覆潜力，而且随着行业向工业 4.0 智能生产线和工厂迈进，这几乎是不可避免的。我们已经看到 Airborne 与 SABIC 和斯威本大学工厂 4.0 测试实验室的合作建立了这样的生产线。我们也在观察 AFP 和 3D 打印的融合以及将多个流程组合成单个自动化系统或单元（例如 AFP 和纤维缠绕、CNC 加工、激光表面处理和连接等），以实现新的灵活性、多功能性和速度.如果 Addcomposites 成功，大型、昂贵的 AFP 电池可能很快就会成为过去。

对无障碍复合材料制造的热情

Addcomposites 的 AFP-XS 工具头的愿景起源于几年前，当时其首席执行官为印度空间研究组织 (ISRO) 工作。值得注意的是，印度是复合材料增长最快的市场之一，然而，“据我所知，印度没有 AFP 系统，”Luthada 说。 “在 ISRO，我们投标了一个自动化系统来制造复合材料，主要是用于卫星和运载火箭的层压板和夹层结构，但我们收到的所有回应都太昂贵了。 ISRO 在其太空计划中取得了相当大的成功，但它继续使用手糊制造其大部分复合材料产品。”

因此诞生了 Luthada 对开发无障碍复合材料制造的热情。 “在创立 Addcomposites 的过程中，我建造并部署了用于塑料和陶瓷的纤维缠绕机和 3D 打印系统。”当他搬到芬兰，在赫尔辛基附近的阿尔托大学攻读硕士学位时，Luthada 能够启动一个研究项目，使复合材料的自动化更容易实现。 “由于芬兰开放的创新生态系统，阿尔托在复合材料方面不是很强大，但他们在数字制造方面非常强大，”他解释道。 “我们能够重新开始并重新思考 AFP 工具头的整体设计，探索如何尽可能降低成本。”

“我们只是以与当前供应商不同的方式处理问题，”Luthada 说。 “在他们建造大型、昂贵、独立的单元的地方，我们开发了一种工具，可以插入现有的基础设施，即任何机械臂。因此，我们的客户不必投资另一个电池。”尽管如此，该团队仍不愿意牺牲航空航天质量。 Luthada 指出，AFP-XS 工具坚固耐用，采用优质零件制造。 “我们的主要工作是在软件和控制方面。”

面向 Composites 4.0 的开放且适应性强的生态系统

“我们开始研究如何开发离线编程软件，”他继续说道。 “我们与 Dassault Systèmes 和 Autodesk 等公司进行了交谈，但这些系统对我们的客户来说太贵了。因此，我们研究了现有的开放软件系统。”获胜者，冠军？犀牛3D。 “它的终生许可费约为 1,000 欧元，”Luthada 说。 “它还支持可视化编程，从而可以更轻松地在程序中编写自定义更改脚本，例如，根据每台机器的特定领域语言创建运动计划。”

“虽然我们已经尝试提供用户需要的大部分内容，”他继续说道，“该软件的设计使操作员可以使用控件并访问数据。将当前可用的 AFP/ATL（自动铺带）工具连接和控制到任何现有的运动平台（如机械臂或 CNC 机器）通常非常具有挑战性。 ATL/AFP 供应商通常会限制工具的 IO（输入/输出）。然而，我们决定使用 EtherCAT 控制，它像高速信息列车一样在机械臂控制器的 IO 端口和工具之间不断运行。根据预先确定的命令在每个站点收集或发送数据，以提供对机器人和 AFP-XS 工具之间传输的信息的完全访问、反馈和控制。这种方法支持工业 4.0 应用的实时控制和通信。”

Luthada 指出，这种开放的生态系统提供了很大的灵活性。 “我们实现了非常高的可访问性，因此任何使用 CAM（计算机辅助制造）的人都可以将其集成到他们的机器人平台中。例如，您可以调整 AFP-XS 以与在线监控系统或自动缠绕机进行通信。”他指出，自动化供应商从公司最初的新闻稿中认识到了所提供的内容（参见“Addcomposites 引入即插即用 AFP/ATL”）。 “他们中的一些人与我们联系，希望将我们的系统集成到他们的制造单元产品中。”更重要的是，Luthada 指出，“我们的设计还让该系统的启动和运行变得简单。”

AFP-XS 使用 Addpath 软件，这是一个基于 Rhino 3D 的开放平台。
来源 |添加复合材料

材料和规格

AFP-XS 工具头可以加工宽度为 5 毫米到 20 毫米的干纤维和预浸带。 “在我们开发刀头时，我们已经针对每种材料对其进行了优化，”Luthada 解释说。 “我们首先使用干纤维，但现在正在研究热固性预浸料和低温热塑性预浸料，即 Tg 低于 200°C 的材料，例如 PLA 和聚酰胺。在运行热塑性胶带时，我们正在改进系统以执行原位固结 (ISC)。”他说，该公司将很快获得大量基于其进行了一段时间的 ISC 热塑性胶带项目的数据。 “本月底，我们的高压釜 (OOA) 热固性预浸料也将用完。”

关于工具头，Addcomposites 开发每个组件的目标是保持低成本，同时实现航空航天质量。 “我们开发了自己的刀具，”Luthada 说。 “它进行了多次迭代，但它非常轻巧，非常紧凑且坚固耐用。我们目前的精度达到 -0/+2 毫米，但正在努力推动更严格的公差。”

所有组件的重量轻是关键。 “工具头的重量不到 10 公斤，仅根据用户想要在卷轴上装载多少纤维而有所不同，”Addcomposites 业务开发经理 James Kuligoski 说。他之前是 Hexcel 的质量工程师，他补充道，“这有助于最大限度地减少所需机器人的尺寸，从而降低设备和运营成本。”

对于加热，AFP-XS 目前使用红外线和热风。 “我们没有使用激光器，因为它们太贵了，而且它们的运营和维护成本更高，”Kuligoski 指出。这是高温热塑性塑料仍处于研发阶段的原因之一。不过，Addcomposites 也在探索其他性能优异但价格合理的加热技术。

通过硬件即服务 (HaaS) 的 AFP

Addcomposites 提供 AFP-XS 供购买，但也根据租赁期以每月 2,000 至 3,000 欧元的价格出租。 “我们的想法是，即使作为一个小型初创公司或研究小组，您也可以租用该工具来帮助进行生产设计，”Luthada 解释说。 “您已准备好 FEA 和零件设计，但现在需要优化可制造性。设计师可以通过我们的网站请求对零件制造进行模拟。然后，该公司可以根据需要租用该工具，并将其插入手头的机器人中。如有必要，我们还可以向当地机器人供应商提供帮助。完成后，他们可以退回设备或以优惠价格购买。”

到 2020 年初，Addcomposites 希望将该计划推广到欧盟的每个国家，首先是法国、德国、波兰和英国。 “明年，我们希望在欧洲和美国获得 20 种工具，”Luthada 说。

Addcomposites 已经将 AFP-XS 用于芬兰的航天工业开发工作，并与另一家开发热塑性胶带的芬兰公司合作。它还刚刚与芬兰最大的复合材料制造商完成了一个制造自动化项目，并正在为美国的一家公司进行初步试点工作

“我们的市场包括大学和研究中心，也包括目前正在使用手糊制造复合材料并希望获得 AFP 和自动化经验的中小型公司，”Kuligoski 说。 “我们可以在机器制造零件的同时进行试验和录像。然后，他们可以在看到该工具在他们的产品上使用后租赁和/或购买该工具。”

它是如何叠加的？

Luthada 承认，AFP-XS 工具头的产量还没有 AFP 系统供应商目前销售的大电池那么高。 “但我们不会失去放下的速度，”他反驳道。 “我们正在加工的材料是一样​​的。就像其他人一样，我们看到变异低的磁带效果要好得多。但就生产的最终层压板的质量而言，没有区别。”由于该公司本身并未对这些最终层压板进行灌注或固化，而是为制造商提供设备，因此仍在收集层压板数据的过程中。随着几个程序的完成，他指出这些数据很快就会发布在 Addcomposites 网站上。

“我们于 2017 年在阿尔托大学启动了该研究项目，并于 2018 年建立了 Addcomposites，”Luthada 说。 “通过与一系列制造商合作，我们学到了很多东西，并且正在继续推进 AFP-XS 系统。这些改进将在经过测试和验证后向所有用户推出。目前，该系统可与 Kuka 机器人配合使用，并且正在通过 ABB 和优傲机器人进行验证。”

“我们相信复合材料是先进制造的未来，”Kuligoski 说，“我们热衷于以经济实惠的方式为所有复合材料制造商带来智能、自动化的生产。”

9 月 9 日至 12 日在欧洲复合材料展上访问 Addcomposites（德国斯图加特）并继续关注 CW 的更多更新 .