OTOMcomposite推出复合材料4.0激光辅助带材铺设缠绕先进软件

OTOMcomposite（荷兰恩斯赫德）是一家提供自动化铺丝（AFP）、激光辅助带材铺设（LATP）和激光辅助带材缠绕（LATW）技术工程服务和软件的初创公司。LATP和LATW是生产先进热塑性复合组件的有前景制造技术（见LATW挑战）。该工艺主要要素见图1。（更多详见“干法铺丝：超越极限”）。

图1. 激光辅助带材铺设（LATP）和带材缠绕（LATW）工艺主要要素。图片来源：“连续激光辅助相邻箍向缠绕IV型压力容器的温度变化”作者Amin Zaami等。

当纤维增强预浸料带材原位固化时，这些工艺可实现全自动单步制造，可降低生产成本并消除后固化或固化步骤。尽管这些制造技术有优势，但预测和控制工艺（含层压板温度、热塑性基体结晶度、残余应力和整体质量）是困难任务。这些受激光辐照和反射（见下图2）、局部工装几何、固化达成度和特定工艺参数影响。

OTOMcomposite在彻底分析LATP和LATW过程温度方面发挥关键作用，这对所得零件性能和表现至关重要。

ambliFibre项目后软件开发

基于模型的LATW/LATP工艺在线过程控制开发始于特温特大学EU资助ambliFibre项目。与弗劳恩霍夫生产技术研究所（IPT，德国亚琛）紧密合作，项目期间/后发布20余篇科学出版物。2017年，Dr. Amin Zaami看到为LATP/LATW工艺生产商业工具潜力，开始开发OTOM（光学热优化模型）工具，结合先进有限元建模（FEM）和光线追踪。

光线追踪是追踪光路径并模拟其AFP过程中遇物体效应的技术。光线追踪光学模型为AFP激光提供热通量边界条件供FE分析。结合AFP控制软件——通常不关注粘接/加热阶段，仅关注定位和速度控制——OTOM能更快实现热塑性复合零件优化加工和性能。

以4.0数字化制造替代试错

OTOM V.1.20软件据称移除LATP/LATW工艺试错阶段。视产品复杂度，吞吐量可提升数百百分比，特别是新产品开发（NPD）。这反过来大幅减少设计、检查试验和工艺参数优化所需时间。

图2. 激光与预浸料带材相互作用产生的各向异性反射。图片来源：“激光基复合制造用纤维增强热塑性带材光学表征”作者Amin Zaami等。

图3. 不同激光辐照几何。图片来源：“复合压力容器激光辅助带材缠绕三维数值建模……”，作者Amin Zaami等。

图4. 几何变化的基材曲率。图片来源：“复合压力容器激光辅助带材缠绕新工艺优化框架：控制非稳态粘接温度”作者Amin Zaami等。

LATP/LATW工艺因复杂几何、变化工装曲率和纤维增强热塑性复合带材各向异性光学热性能，难以描述、预测和优化。也存在不稳定加工、机器停机、材料过热冒烟、材料降解、挤出（熔融基体压出带材边缘外）及缩短生产时间需求等问题。这些可由OTOM等工具解决，提供在线监控、基于模型控制和工业4.0数字化制造。

OTOM长期目标是通过补偿制造工艺变异性实现稳健LATP/LATW零件生产，实现可重复预测的复合零件性能和表现。OTOM经最先进数值技术和实验研究验证。该工具能为特定优化目标优化每个工艺参数（如寻找优化激光功率、优化激光朝向加热区角度）以获最高工艺效率和产品质量。

AFP激光与复合层压板相互作用、几何变化基材的温度定位、甚至工装几何效应，均可在一处全仿真优化。多物理场OTOM建模工具据称为数字化LATP/LATW工艺铺平道路，在最小化生产时间成本前提下提供卓越最终产品质量。

OTOMcomposite

2021年推出，OTOMcomposite在COVID-19大流行后业务反弹中为越来越多组织提供服务和软件解决方案。OTOMcomposite提供远程或现场工程服务，含生产线和产品质量评估、技术咨询和定制工程软件。服务对象含航空航天、油气、运输、汽车和绿色能源领域公司和研究机构。OTOMcomposite也追求与其他研发部门合作应用复合材料相关前沿技术，并参与公私资助研发项目。更多信息请联系OTOMcomposite@outlook.com。